《光形态建成》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,返回,第八章光形态建成,光形态建成概述,光 敏 色 素,蓝光和紫外光反应,思考题,重难点,1,【重、难点提示】,2学时讲授,光受体的种类及特性,光敏色素的化学性质、光化学转换、生理作用及机制,第八章 光形态建成,2,光形态建成,依赖光控制植物细胞的分化、结构、功能的改变，最终影响组织和器官的形态建成的现象。,光形态建成概述,植物暗形态建成,植物在暗中生长所呈现的各种黄化特征、茎细而长、顶端呈钩状弯曲、叶片偏小等现象。,3,1）,光敏色素,：感受红光和远红光区域的光（,650-740nm,）,2）,隐花色素,和,向光素,：感受蓝光（,450-500nm,）和近紫外光区域（,320-400nm,）的光,3）,UV-B受体,：感受紫外光B区域（280-320nm）的光,光受体目前至少三种,4,5,一 光敏色素的发现,1938,年，,Hamner,和,Bonner,发现,1952,年，,农业部马里兰洲,Beltssville,(,贝茨维尔）农业研究中心,Borthwick,和,Hendricks,利用光谱仪研究莴苣种子发芽,第一节,光 敏 色 素（PHY）,6,1959,年，,Butler,研究黄化玉米幼苗吸收光谱,1960,年，,分离、命名光敏色素,Phytochrome,二 光敏色素定位、含量,定位：,存在核、细胞质中，与膜结合,含量：,黄花苗中蛋白质丰富的分生组织含量高,光敏色素的分布特点,1）,黄化幼苗的光敏色素含量比绿色组织高；,2）,蛋白质丰富的分生组织中含光敏色素较高,；,3）,在细胞中，光敏色素主要分布在膜系统、细胞质和细胞核中。,7,光 敏 色 素 种 类,在高等植物体中至少有两种类型：,类型光敏色素（Phy）：,也称黄化组织光敏色素或光不稳定光敏色素,类型光敏色素（Phy）：,也称绿色组织光敏色素或光稳定光敏色素。,8,（,一）光敏色素的性质：,溶于水的色蛋白，是二个亚基组成的二聚体,每个亚基组成：,生色团、脱辅基蛋白,两种类型：,红光吸收型Pr：,生理钝化型，,远红光吸收型Pfr：,是生理活性型，,Pr型和Pfr型可相互转变,三 光敏色素的性质和光化学转换,9,10,1 吸收光谱：,Pr吸收峰660nm，Pfr 730nm,光敏色素吸收光谱,11,H+变化,双键变化,Pr和Pfr互变时其生色团的异构化,12,光敏色素的结构,生理失活型,生理激活型：,蛋白质和生色团构象变化（吡咯环D的C15和C16双键旋转进行顺反异构化）,转变包括：,生色团光化学反应和黑暗反应（含水条件发生）,13,多基因家族编码,拟南芥有5个基因,PHYA、B、C、D、E,PHYA-,-,编码,类型I 光不稳定光敏素，黄花苗中多，光下抑制,PHYB、C、D、E-,-,编码,类型II 光稳定光敏素，绿苗多，不受光抑制,核,脱辅基蛋白,+,质体,生色团,（二）光敏色素合成：,全蛋白,胞质,14,15,类型1和类型11光敏色素的合成与降解,PHYAmRNA Pr Pfr 反应,PHYBE mRNA Pr Pfr 反应,降解,降解,泛素ATP,泛素,红光,远红光,红光,远红光,16,合成,红光,(660nm),X,前体 Pr Pfr Pfr,X,生理效应,远红光,(730nm),暗转换 酶降解破坏,（三）光敏色素的光化学转换：,总光敏色素：,Ptot=Pr+Pfr,光稳定平衡 =Pfr/Ptot,自然条件下值0.010.05时即可引起显著生理变化,经多条信号转导途径,17,四、,光敏色素的生理作用和反应类型,（一）光敏色素的生理作用,18,根据光敏色素对光量的需求不同分三类：,*,极低辐照度反应,（very low fluence response，,VLFR,）,*,低辐照度反应,（low fluence response，LFR）,*,高辐照度反应,（,high,irradiance response，HIR）,（二）光敏色素调节的反应类型：,19,三种光敏色素反应类型的比较,反应类型,红光-远红光可逆,反比,定律,作用光谱高峰,光受体,VLFR,否,是,红光、蓝光,PhyA,LFR,是,是,红光、远红光,PhyB,HFR,否,否,黄化苗：,远红光、蓝光、UV-A,绿 苗：,红光,phyA、隐花色素,PhyB,反应程度与光辐照度和光照时间的乘积成正比,光饱和之前,20,五、,光敏色素的作用机理,光敏色素是苏氨酸,/,丝氨酸激酶，具不同功能区,N,末端是与生色团连接区，决定其光化学特性,C,末端与信号转导有关,接受光刺激后，,N,末端苏氨酸残基磷酸化被激活，再将信号传递给下游不同,X,组分。,21,光敏色素的激酶性质,ATP,22,光敏色素在形态建成中，依反应速度分,快反应（膜假说）和慢反应（基因调节假说）,快反应,受,R,、,FR,可逆调节，以分秒计。,1,“,棚田效应”,2,转板藻叶绿体运动,23,弱红光和远红光对转板藻叶绿体运动的影响,24,（一）,膜假说,1,、膜假说实质：,通过调节膜上离子通道和质子泵来影响离子流动,光敏色素接受,R,后引起膜电位变化,2,、证明膜电位变化证据：,“棚田效应”,25,不可逆，包括基因表达、蛋白质合成，以小时或天计，如红光促进莴苣种子萌发、诱导幼苗去黄化反应。,光敏素调节基因表达的信号转导途径和组分,见,P214,慢反应,26,光形态建成中基因活化的三个步骤图解,（二）基因调节假说,认为光敏色素对光形态建成的作用，是通过调节基因表达来实现的。其依据是某些光敏色素调控的长期反应与基因表达有关。,27,一、蓝光反应：,植物通过受体吸收蓝光和近紫外光，引起各种蓝光反应。已知的蓝光受体有,隐花色素和向光素,，它们的生色团都是黄素蛋白，调节不同的蓝光反应。,高等植物典型的蓝光反应有向光反应、抑制茎伸长、促进花色素苷积累、促进气孔开放等。,第二节,蓝光和紫外光反应,28,蓝 光 反 应 作 用 光 谱,29,蓝光引起燕麦芽鞘向光性的作用光谱,30,UVC,200280nm，被臭氧层吸收,紫外光UV：,UVB,280320nm，部分穿过大气层,UVA,320400nm，穿过大气层,二、紫外光-B反应,吸收280320nm紫外光，受体为紫外光-B区光受体，本质不清楚，高峰值290nm。对植物的整个生长发育和代谢都有影响。,31,就植物生长而言，光起什么作用？,参与光合作用光与参与光形态建成的光有何区别？,光敏色素与叶绿素有何异同？,光敏色素的基因表达有何特点？,思考题,32,