植物生理学ppt课件ch9 光形态建成.ppt

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1、第九章光形态建成光对植物的影响主要有两个方面：1）光是绿色植物光合作用所必需的；2）光调节植物整个生长发育，以便更好地适应外界环境。光形态建成（photomorphogenesis）这种依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，就称为光形态建成，亦即光控制发育的过程。暗形态建成（skotomorphogenesis）暗中生长的植物表现出各种黄化特征，茎细而长，顶端呈钩状弯曲，叶片小而呈黄白色，这种现象称为暗形态建成。它虽具全部遗传信息，但因缺乏光，大部分基因不能表达出来。一些光形态建成反应所需红闪光的

2、能量和一般光合作用补偿点的能量相差10个数量级，甚为微弱。目前已知至少存在3种光受体：1）光敏色素：感受红光及远红光区域的光；2）隐花色素：感受蓝光和近紫外光区域的光；3）UV-B受体：感受紫外光B区域的光。第一节光敏色素的发现和分布1.光敏色素的发现美国农业部马里兰州贝尔茨维尔农业研究中心的Borthwick和Hendricks以大型光谱仪将白光分离成单色光，处理莴苣种子，发现红光促进种子发芽，而远红光逆转这个过程。目前已知，绿藻、红藻、地衣、苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物中许多生理现象都和光敏色素的调控有关。真菌没有光敏色

3、素，另有隐花色素吸收蓝光进行光形态建成。2.光敏色素的分布1）光敏色素分布在植物各个器官中。2）黄化幼苗的光敏色素含量比绿色幼苗高20~100倍。3）一般来说，蛋白质丰富的分生组织中含有较多的光敏色素。4）在细胞中，光敏色素分布在膜系统，胞质溶胶和细胞核等部位。第二节   光敏色素的化学性质和光化学转换1.光敏色素的化学性质1）光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白质，相对分子质量为2.5╳105。2）它是由2个亚基组成的二聚体，每个亚基有两个组成部分：生色团和脱辅基蛋白质，两者合称为全蛋白质。3）光敏色素生色团是一长链状的4个吡咯

4、环，与胆色素的胆绿素结构相似，相对分子质量为612，具有独特的吸光特性。4）光敏色素有两种类型：红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr），两者的光学特性不同。（1）两种类型光敏色素的吸收光谱不同：Pr的吸收高峰在660nm，Pfr的吸收高峰在730nm。（2）Pr和Pfr在不同光谱作用下可以相互转换。（3）Pfr是生理激活型，Pr是生理失活型。2.光敏色素的生物合成生色团的生物合成（1）是在黑暗条件下在质体中进行的；（2）其合成过程可能类似脱植基叶绿素（叶绿素的前身）的合成过程，因为两者都具四个吡咯环。（3）生色团在质体中合

5、成后就被动地运送到胞质溶胶，与脱辅基蛋白质装配形成光敏色素全蛋白质。3.光敏色素基因和分子多型性光敏色素蛋白质的基因是多基因家族。拟南芥中至少存在5个基因：PHYA，PHYB，PHYC，PHYD，PHYE。不同基因编码的蛋白质有各自不同的时间、空间分布，有不同的生理功能。类型I：黄化苗中大量存在，见光易分解。PHYA类型II：光下稳定，存在于绿色幼苗，含量低。PHYB、PHYC、PHYD、PHYE4.光敏色素的光化学转换Pr和Pfr在小于700nm的各种光波下都有不同程度的吸收，有相当多的重叠。在活体中，这两种类型的光敏色素是

6、平衡的。这种平衡决定于光源的光波成分。1）总光敏色素Ptot＝Pr＋Pfr。2）光稳定平衡在一定波长下，具生理活性的Pfr浓度和Ptot浓度的比值就是光稳定平衡，用Ф表示，即Ф=[Pfr]/[Pr]。Ф值为0.01~0.05时就可以引起很显著的生理变化。第三节       光敏色素的生理作用和反应类型1.光敏色素的生理作用高等植物中一些由光敏色素控制的反应1.种子萌发6.小叶运动11.光周期16.叶脱落2.弯钩张开7.膜透性12.花诱导17.块茎形成3.节间伸长8.向光敏感性13.子叶张开18.性别表现4.根原基起始9.花色素

7、形成14.肉质化19.单子叶植物叶片展开5.叶分化和扩大10.质体形成15.偏上性20.节律现象2.光敏色素和植物激素生长素、赤霉素细胞分裂素乙烯脱落酸3.光敏色素调节的类型1）极低辐照度反应（VLFR）（1）1~100nmol/m2的光诱导，Φ值仅为0.02时就满足反应条件；（2）遵守反比定律：反应程度于光辐照度和光照时间的乘积成正比；（3）由于饱和远红光照射的Φ值为0.025，因此红光反应不能被远红光逆转。（4）光受体：PhyA2）低辐照度反应（LFR）（1）反应所需能量为1~1000μmol/m2；（2）遵守反比定律；（

8、3）红光远红光可逆。（4）光受体：PhyBRFR3）高辐照度反应（HIR）（1）反应需要强的持续光照，比低辐照度反应高100倍以上；（2）不遵守反比定律，光照时间愈长，反应程度愈大；（3）红光反应不能被远红光逆转。（4）光受体：PhyA、隐花色素、PhyB三种光敏色素反应的比