光形态建成光对植物生长的影响间接影响主要通过光合作用

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第八章-植物的光形态建成

第八章-植物的光形态建成
2.顶端优势产生的原因*
营养定向运输学说 顶芽构成了“营养库”,垄断了大部分营养物质。 激素学说 植物的顶端优势与IAA有关。主茎顶端合成的 IAA向下极性运输,在侧芽积累,而侧芽对IAA的 敏感性比茎强,因此侧芽生长受到抑制。 研究表明,顶端优势的存在受多种内源激素的调控。
Bangerth(1989)提出了原发优势 (Primigenic dominance)假说
重新大量吸水,是与代谢作用 紧密相关的渗透性吸水。
2. 呼吸作用的变化和酶的形成
初期的呼吸主要是无氧呼吸,而随后是有氧呼吸。
萌发种子酶的来源有两种:
(1)从束缚态酶释放或活 化而来;如支链淀粉葡萄糖 苷酶,出现早。
(2)诱导合成的蛋白质形 成新的酶。如а-淀粉酶、 蛋白酶、核酸酶,出现晚。
3.内源激素的调节
地下部分为地上部分提供水分、 矿质、氮素、氨基酸以及根部合 成的激素等。
在水分、养料供应不足的情况 下,常常由于物质竞争而相互 制约。
3.根冠比(R/T)
地上部与地下部的关系常用根/冠比表示。 根冠比(R/T):指植物地下部与地上部的重量比。
凡是影响地上部与地下部生长的因素都会影响根冠比。
(1)土壤水分状况 水分不足,R/T ;水分过多,R/T
S型曲线可分为三个阶段:
①对数期(logarithmic growth phase),细胞随时间而呈对数增加;
器官生长初期,细胞主要处于分生期,细胞 数量增多,单物质积累和体积增大较少,生 长较慢。
②线性期(linear growth phase),生长继续以恒定速 率(通常最高速率)增加;
细胞伸长和扩大为主,体积迅速增大,生长最快。
要点:器官发育的先后顺序可以决定各器官间的优势顺序, 即先发育器官的生长可抑制后发育器官的生长。

植物生理生化简答题论述题集

植物生理生化简答题论述题集

1、种子萌发时发生了哪些生理生化变化?(一)种子吸水分为三个阶段:急剧吸水阶段—吸胀性吸水,吸水停顿阶段,胚根出现,大量吸水阶段—渗透性吸水(二)呼吸作用的变化:在吸水的第一和第二阶段进行无氧呼吸;吸水的第三阶段进行有氧呼吸,大量产生ATP。

(三)酶的变化1、酶原的活化:种子吸胀后立即出现,如:β-淀粉E。

2、重新合成:如α-淀粉E,两种途径:(1)活化长寿的mRNA →新蛋白质→新酶(2)新合成的mRNA→新蛋白质→新酶(四)储存物质的动员(五)含磷化合物的变化(六)植物激素的变化:ABA等抑制剂下降,IAA、GA、CTK增多2、试述光对植物生长的影响。

间接影响:(1)光合作用合成的有机物是植物生长的物质基础。

(2)光合作用转化的化学能是植物生长的能量来源。

(3)加速蒸腾,促进有机物运输。

直接影响:①光抑制茎的生长:a、光照使自由IAA转变为结合态IAA。

b、光照提高IAA氧化E 活性,加速IAA的分解。

②光抑制多种作物根的生长:光可能促进根内形成ABA,或增加ABA活性。

③光形态建成(光控制植物生长、发育与分化的过程)3、植物生长的相关性表现在哪些方面?根冠比的大小与哪些因素有关?相关性:植物各部分间的相互制约与协调的现象。

(一)地下部与地上部的相关1、相互依赖—有机营养物质和植物激素的交流“根深叶茂本固枝荣”根供给地上部生长所需的水分、矿物质、少量有机物、CTK和生物碱等。

而地上部供给根生长所需的糖类、维生素、生长素等2、相互制约—对水分、营养的争夺影响根冠比的因素:(1)水分:土壤缺水R/T 增;水分充足R/T减(2)矿物质N多,R/T减;缺N,R/T 增;P、K充足,R/T增;(3)温度较低温度时,R/T增4、高山上的树木为何比平地的矮小?高山上云雾稀薄,光照较强,强光特别是紫外光抑制植物生长高山上水分较少;土壤较贫瘠;气温较低;且风力较大,这些因素不利于树木纵向生长。

5、向光性产生的原因是什么?对向光性最有效的光是什么光?感受光刺激的受体是什么?答:向光性:指植物随光的方向而弯曲的能力。

光对植物的影响

光对植物的影响

摘要光作为环境信号作用于植物,是影响植物生长发育的众多外界环境(光、温度、重力、水、矿物质等)中最为重要的条件。

其重要性不仅表现在光合作用对植物体的建成的作用上,光还是植物整个生长和发育过程中的重要调节因子。

光通过影响光合作用、光形态建成和光周期来调节植物的生长发育,因所处气候带不同或季节变化等原因,农作物不可避免的生长在弱光逆境中,农作物长期的弱光生长会导致植株营养体不健壮、落花落果严重、果实发育缓、含糖量降低、产量下降、品质变劣。

我在这里主要讨论的是光对植物生长发育的影响,即光作为调节因子的影响;但实际上光合作用是贯穿植物体后期生长发育的整个过程的,是生长发育的基础,通过在植物体幼苗分化、营养生长中起作用而影响植物生长发育。

关键词:光照;植物;生长发育;呈色反应1 光照在植物生长发育各个阶段的作用1.1 种子的成熟过程种子的形成和成熟过程实质上是指胚由小变大,营养物质在种子中变化和积累的过程。

主要是把葡萄糖、蔗糖和氨基酸等小分子物质合成为淀粉、蛋白质和脂肪等高分子有机物质,并积累在子叶和胚乳中。

这些物质由光合作用产生,因此光照强度直接影响种子内有机物质的积累。

如小麦籽粒2/3的干物质来源于抽穗后叶片及穗子本身的光合产物,此时光照强,叶片同化物多,输入到籽粒的多,产量就高。

在小麦灌浆期一遇到连着好几天阴天,籽粒重明显地减小而导致减产。

此外,光照也影响籽粒的蛋白质含量和含油率。

1.2 种子萌发过程种子萌发必须有适当的外界条件,即足够的水分、充足的氧气和适当的温度。

这三者是同等重要、缺一不可的。

光对一般的植物种子萌发没有什么他特别的影响,但有些植物的种子的萌发是需要光的,这些种子叫做需光种子,如莴苣、烟草等的种子。

还有一些萌发时不需要光的种子称为嫌光种子。

近年的研究表明,种子的休眠和萌发对某些波长的光较敏感,主要是红光、远红光和蓝光。

这些种子的这种需光萌发性与种子内的光敏色素有关,隐花色素对种子的休眠也有一定的调节作用,主要是光敏色素的作用。

光线对植物生长和形态的影响

光线对植物生长和形态的影响

光线对植物生长和形态的影响光线是植物生长过程中至关重要的因素之一,它不仅能为植物提供能量,还对植物的生长和形态产生重要影响。

在不同的光照条件下,植物的生长速度、形态特征以及生理代谢等方面都会发生变化。

首先,光照对植物的生长速度起着至关重要的作用。

植物通过光合作用将光能转化为化学能,供给自身生长发育所需。

在光照充足的条件下,植物能够更好地进行光合作用,从而促进光合产物的合成和储存,进一步提高植物的生长速度。

相反,在光照不足的情况下,植物的光合作用能力受限,生长速度会受到抑制。

因此,在栽培植物时,合理控制光照条件是促进植物生长的重要手段之一。

其次,光照还对植物的形态特征产生显著影响。

光照的强度和方向会影响植物的伸长生长和分枝发育。

在强光下,植物的茎干会更加粗壮,叶片会更加繁茂,整体形态更加健壮。

而在弱光下,植物的茎干会变得细长,叶片会变得稀疏,整体形态则显得柔弱。

此外,光照的方向也会影响植物的生长方向。

植物会根据光线的方向进行光导性生长,使得茎干和叶片朝向光源,以最大限度地吸收光能。

因此,在种植植物时,合理调整光照方向和强度,可以塑造植物的形态特征,使其更加美观和健康。

此外,光照还对植物的生理代谢产生影响。

光照能够调控植物的光合作用和呼吸作用,进而影响植物的生长和发育。

光照充足时,植物的光合作用能力增强,能够更好地合成有机物质,并提供能量和营养物质供给植物的生长发育。

而在光照不足的情况下,植物的光合作用能力受限,生理代谢活动减弱,导致植物生长受阻。

此外,光照还能够调节植物的开花时间和花色。

一些植物需要长时间的光照才能开花,而有些植物则需要短时间的光照才能开花。

光照对植物的开花时间和花色的调控,对于植物的繁殖和繁衍起着重要作用。

综上所述,光线对植物的生长和形态具有重要影响。

光照条件的合理调控,能够促进植物的生长速度,塑造植物的形态特征,调节植物的生理代谢,进而提高植物的生长质量。

因此,在种植和栽培植物时,我们应该充分利用光照条件,为植物提供适宜的光照环境,以促进植物的健康生长。

光形态建成光对植物生长的影响间接影响主要通过光合作用

光形态建成光对植物生长的影响间接影响主要通过光合作用

第九章光形态建成●光对植物生长的影响间接影响:主要通过光合作用(photosynthesis),是一个高能反应。

直接影响:主要通过光形态建成(photomorphogenesis),是一个低能反应。

光在此主要起信号作用。

●自然光的光谱一、光形态建成的概念光控制植物生长、发育和分化的过程。

为光的低能反应。

光在此起信号作用。

信号的性质与光的波长有关。

植物体通过不同的光受体感受不同性质的光信号。

二、光形态建成的主要方面光信号的感受—信号转导—反应(1)蓝紫光对植物的生长特别是对茎的伸长生长有强烈的抑制作用。

因此生长在黑暗中的幼苗为黄化苗。

光对植物生长的抑制与其对生长素的破坏有关。

(2)蓝紫光在植物的向光性中起作用。

(3)光(实质是红光)通过光敏色素影响植物生长发育的诸多过程。

如:需光种子的萌发;叶的分化和扩大;小叶运动;光周期与花诱导;花色素形成;质体(包括叶绿体)的形成;叶绿素的合成;休眠芽的萌发;叶脱落等。

三、光信号受体光敏色素、隐花色素、向光素/UV-A、UV-B受体等。

(一)光敏色素1. 光敏色素的发现及其结构光敏色素的概念和分子结构:光敏色素是上世纪50年代发现的一种光受体。

该受体为具有两个光转换形式的单一色素。

其交替接受红光和远红光照射时可发生存在形式的可逆转换,并通过这种转换来控制光形态建成。

光敏色素的分子结构:光敏色素的单体由一个生色团(发色团,chromophore)及一个脱辅基蛋白(apoprotein)组成,其中前者分子量约为612 KD,后者约为120 KD。

光敏色素生色团由排列成直链的四个吡咯环组成,因此具共轭电子系统,可受光激发。

其稳定型结构为红光吸收型(Pr),Pr吸收红光后则转变为远红光吸收型(Pfr),而Pfr吸收远红光后又可变为Pr。

其中,Pfr为生理活化型,Pr为生理钝化型。

光敏色素的脱辅基蛋白:现已知燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的分子量为124 KD,其一级结构含1128个氨基酸,其中含酸性和碱性氨基酸较多,因此带较多负电荷。

植物生理学复习整理

植物生理学复习整理

一、名词解释1、水分代谢:指植物对水分的吸收、运输、丢失的过程。

2、细胞的全能性:是指植物体的每个细胞都携带着一套完整的基因组,并具有发育成完整植株的潜在能力。

3、代谢源:是指能够制造并输出同化物的组织、器官或部位。

如绿色植物的功能叶,种子萌发期间的胚乳或子叶,春季萌发时二年生或多年生植物的块根、块茎、种子等。

代谢库:参与代谢的物质在组织及体液中的总和。

如氨基酸代谢库。

4、日中性植物:植物开花对日照长度没有特殊的要求,在任何日照长度下均能开花。

5、平衡溶液:几种盐类按一定比例和浓度配制的不使植物发生单盐毒害的溶液。

6、光合磷酸化:是指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把ADP 和磷酸合成为ATP的过程。

7、碳同化:生物体利用二氧化碳固定到细胞内形成各种含碳化合物的同化过程。

8、光抑制:光能超过光合系统所能利用的数量时光合功能下降的现象。

9、光敏色素:存在于植物中并与光周期相了解的一种发色团-蛋白质复合物。

是一种可吸收红光-远红光可逆转换的光受体。

10、细胞信号转导:是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激,经细胞内信号转导系统转换,从而影响细胞生物学功能的过程。

11、单盐毒害:如果将植物培养在只含一种金属离子的溶液中,即使这种离子是植物生长发育所必需的,如钾离子,而且在培养液中的浓度很低,植物也不能正常生活,不久即受害而死。

12、离子拮抗:若在单盐溶液中加入少量其它盐类,单盐毒害现象就会消除,这种离子间能够互相消除毒害的现象,称离子拮抗。

13、幼年期:是指植物早期生长的阶段。

14、春化作用:低温诱导植物开花的过程。

15、光周期现象:在一天之中,白天和黑夜的相对长度称为光周期。

植物对白天和黑夜的相对长度的反应称为光周期现象。

16、单性结实:是指子房不经过受精作用而形成不含种子果实的现象。

17、植物激素:是指在植物体内合成并从产生之处运送到别处,对生长发育产生显著作用的微量有机物。

植物生理学_第九章

植物生理学_第九章

• 3、与CTK:
• (1)红光使CTK含量升高:酸模种子红光、 10min→CTK增。红光对黄化菜豆叶圆片与CTK 有相似作用。
• (2)红光使CTK增效:培养浮萍,加KT。每天 照5min红光,生长量比在黑暗下大得多。
• 4、与乙烯:幼苗弯钩处乙烯合成受红光抑制, 远红光促进。红光可能调节内源IAA水平,间 接影响乙烯,但茎伸长,红光对乙烯似乎没有 影响。
• 生色团与脱辅基蛋白紧密相连,当生 色团形式改变时也引起脱辅基蛋白结 构的改变。
• 燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的2级结构有 α-螺旋、β-折叠、β-转角、无轨 线团等。
• 在2级结构基础上,再形成3级结构。 4级结构则为两个脱辅基蛋白单体聚 合成二聚体。
光敏素的生物合成
• 光敏素的生物合成场所: 细胞核、质体、细胞质胞 液。
第九章光形 态建成
光对植物生长的影响 : 直接影响和间接影响
光对植物的影响
• 光对植物的影响主要表现在两方面: • 间接影响:主要通过光合作用(photosynthesis)
是高能反应,它将光能转变为化学能。
直接影响:主要通过光形态建 成(photomorphogenesis), 是一个低能反应。光只作为一 个信号去激发受体,推动细胞 内一系列反应,最终表现为形 态结构的变化。
• 光敏色素的脱辅基蛋白:单体分子为 124KD(燕麦)或120-127KD(其它)。
• 现已知燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的分子量 为124 KD,其一级结构含1128个氨基酸, 其中含酸性和碱性氨基酸较多,因此带 较多负电荷。
• 燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白1级结构N端321位 处的半胱氨酸以硫醚键与生色团相连。
• 此学说解释快速反应。
• 例子:含羞草叶片运动;转板藻叶绿体运 动;棚田效应等

光形态建成

光形态建成
第一节 光形态建成的概念
光对植物生长发育的影响主要有两方面:
光以能量的方式影响植物的生长发育:光合作用。属高能反应, 与光能的强弱(照射时间、光强)有关。光受体是光合色素 (叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素)。 光以信号的方式影响植物的生长发育的:光形态建成。是低能 反应,所需光能比光合作用光补偿点的能量还低10个数量级。 光以信号影响植物的生长发育,与信号的有无、信号的性质 (波长)有关。植物接收光信号的受体是光敏色素、隐花色素 和紫外光B受体。
促进萌发红光(660nm)最有效; 抑制萌发远红光(730nm)最有效。 红光和远红光交替照射,是促进还是抑制萌发取决于最后一次光照 的光质,与交替的次数无关。
提出:吸光系统是两个可以进行光转换的色素。 双波长分光光度计的研制使用发现:
照射红光后,红光区吸收减少,而远红光吸收增加;反之亦然。 红光与远红光交替照射后,吸收光谱可多次可逆变化。
认为:吸收红光和远红光的光受体,是具有两种存在形式 的单一色素。 1960年,Borthwick等人。将此色素命名为光敏色素 (phytochrome)。
(二)分布
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顺次暴露在红光(R)和远红光(FR)后,莴苣种子的发芽情况
光照处理
黑暗(对照)
发芽率(%) 8 98 54 100 43 99 54 98
红光吸收型(Pr型):稳定,为生理活化型。 远红光吸收型(Pfr型):不稳定,为生理钝化型。 两者的区别:生色团双键位置、与生色团结合的蛋白质部 位的构型不同。
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光敏色素的结构
蛋白质多肽链
开链的四吡咯环的生色团
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光敏色素的结构
蛋白质多肽链
硫醚键 Pr
Pfr 返回
光敏色素Pr与Pfr的结构
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第九章光形态建成●光对植物生长的影响间接影响:主要通过光合作用(photosynthesis),是一个高能反应。

直接影响:主要通过光形态建成(photomorphogenesis),是一个低能反应。

光在此主要起信号作用。

●自然光的光谱一、光形态建成的概念光控制植物生长、发育和分化的过程。

为光的低能反应。

光在此起信号作用。

信号的性质与光的波长有关。

植物体通过不同的光受体感受不同性质的光信号。

二、光形态建成的主要方面光信号的感受—信号转导—反应(1)蓝紫光对植物的生长特别是对茎的伸长生长有强烈的抑制作用。

因此生长在黑暗中的幼苗为黄化苗。

光对植物生长的抑制与其对生长素的破坏有关。

(2)蓝紫光在植物的向光性中起作用。

(3)光(实质是红光)通过光敏色素影响植物生长发育的诸多过程。

如:需光种子的萌发;叶的分化和扩大;小叶运动;光周期与花诱导;花色素形成;质体(包括叶绿体)的形成;叶绿素的合成;休眠芽的萌发;叶脱落等。

三、光信号受体光敏色素、隐花色素、向光素/UV-A、UV-B受体等。

(一)光敏色素1. 光敏色素的发现及其结构光敏色素的概念和分子结构:光敏色素是上世纪50年代发现的一种光受体。

该受体为具有两个光转换形式的单一色素。

其交替接受红光和远红光照射时可发生存在形式的可逆转换,并通过这种转换来控制光形态建成。

光敏色素的分子结构:光敏色素的单体由一个生色团(发色团,chromophore)及一个脱辅基蛋白(apoprotein)组成,其中前者分子量约为612 KD,后者约为120 KD。

光敏色素生色团由排列成直链的四个吡咯环组成,因此具共轭电子系统,可受光激发。

其稳定型结构为红光吸收型(Pr),Pr吸收红光后则转变为远红光吸收型(Pfr),而Pfr吸收远红光后又可变为Pr。

其中,Pfr为生理活化型,Pr为生理钝化型。

光敏色素的脱辅基蛋白:现已知燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的分子量为124 KD,其一级结构含1128个氨基酸,其中含酸性和碱性氨基酸较多,因此带较多负电荷。

燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白1级结构N端321位处的半胱氨酸以硫醚键与生色团相连。

生色团与脱辅基蛋白紧密相连,当生色团形式改变时也引起脱辅基蛋白结构的改变。

燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的2级结构有α-螺旋、β-折叠、β-转角、无轨线团等。

在2级结构基础上,再形成3级结构。

4级结构则为两个脱辅基蛋白单体聚合成二聚体。

2. 光敏色素的生物合成与理化性质光敏色素的Pr型是在黑暗条件下进行生物合成的,其合成过程可能类似于脱植基叶绿素的合成过程,因为二者都具有四个吡咯环。

光敏色素理化性质中最重要的是其光化学特性。

光敏色素的Pr和Pfr对小于800 nm的各种光波都有不同程度的吸收且有许多重叠,但Pr的吸收峰为660 nm,Pfr的吸收峰为730 nm。

在活体中,Pr和Pfr是“平衡”的。

这种平衡取决于光源的光波成分。

此即光稳定平衡(Φ):在一定波长下,具生理活性的Pfr浓度与光敏色素的总浓度的比值。

即:Φ=[Pfr] /([Pr]+[Pfr])。

不同波长的红光和远红光可组合成不同混合光,可得到各种Φ值。

在自然条件下,Φ为0.01~0.05即可引起生理反应。

Pr与Pfr除吸收红光与远红光而发生可逆转换外,Pfr在暗中也可自发地逆转为Pr(此为热反应),或被蛋白酶水解。

Pr与Pfr之间的光化学转换包含光化反应和暗反应,其中暗反应需要水。

故干种子不具光敏色素反应。

光敏色素可溶于水。

光敏色素的Pr为蓝绿色,Pfr为黄绿色。

3. 光敏色素的分布除真菌外,各种植物中都有光敏色素的分布。

其中尤以黄花苗中含量为多(可高出绿色苗含量的20~100倍)。

光敏色素在植物体内各器官的分布不均匀,禾本科植物胚芽鞘尖端、黄化豌豆苗的弯钩、含蛋白质丰富的各种分生组织等部位含有较多的光敏色素;在黑暗中生长的植物组织内光敏色素以Pr形式均匀分布在细胞质中,照射红光后,Pr转化为Pfr并迅速地与内膜系统(质膜、内质网膜、线粒体膜等)结合在一起。

在高等植物中,黄化组织中的光敏色素含量高,光下不稳定,为光不稳定光敏色素(Phy I);而绿色组织中的光敏色素在光下相对稳定,为光稳定光敏色素(PhyII)。

PhyII的红光吸收峰为652nm(蓝移)。

4. 光敏色素在植物光形态建成方面的生理作用目前已知光敏色素可调节种子萌发、茎的伸长、气孔分化、叶绿体和叶片运动、花诱导、花粉育性等生理过程。

根据红光是否可诱导某个反应、紧随其后的远红光可否逆转红光诱导的反应可判断该反应是否为光敏色素所控制。

根据光敏色素参与调控生理过程的反应时间的长短,可将其作用分为快反应和慢反应两种情形。

快反应:从光敏色素吸收光子到诱导出形态变化的反应迅速,反应时间以分秒计。

反应可以逆转。

如光对转板藻叶绿体转动的影响即是。

慢反应:光敏色素吸收光子到诱导出形态变化的反应缓慢,反应时间以小时或天计。

反应一旦终止,不能逆转。

如光对种子萌发、开花、幼苗弯钩张开等的影响。

5. 光敏色素的作用机理关于光敏色素对光形态建成的调控机理主要有两种假说。

(1)膜假说:Hendricks和Borthwick(1967)提出。

主要内容是:光敏色素位于膜上,当其发生光化学转换时,Pfr直接与膜发生物理作用,从而改变膜的透性、膜上酶的分布,进一步影响跨膜离子流动和酶的活性,最终引起植物形态建成的变化。

可用以解释快反应。

如含羞草叶片运动;转板藻叶绿体运动;棚田效应等。

棚田效应(Tanada effect):红光可诱导离体绿豆根尖的膜产生少量正电荷,因此可使之粘附在带负电荷的玻璃表面。

远红光照射可逆转该现象。

(2)基因调节假说:Mohr(1966)提出。

光敏色素接受红光后,Pfr经过一系列过程,最终通过调节某些基因的表达(主要是调节其转录)而发挥调控植物形态建成的作用。

基因调节假说有助于解释光敏色素作用的慢反应。

光敏色素可以调节许多酶或蛋白质的活性。

迄今已知这样的酶或蛋白质有60多种,它们可包括:①光合作用中的Rubisco、PGAK、FBPase、SBPase、Ru-5-PK、PEPC、PPDK及叶绿素脱辅基蛋白等;②核酸及蛋白质代谢中的有关酶如RNA聚合酶、RNAase等;③与中间代谢及CaM调节有关的靶酶。

如PGAld脱氢酶、NAD激酶、一些氧化酶、淀粉酶、NR、NiR 等;④与次生物质合成有关的酶如PAL等;⑤信息传递物质如G-蛋白、光敏色素本身(自我反馈调节)等。

(二)隐花色素1. 隐花色素的发现及其结构隐花色素(cryptochrome)是植物体内吸收蓝光(波长400~500 nm的光)和近紫外光(UV-A,波长320~400 nm的光)的一类光受体。

其广泛地单子叶、双子叶植物、苔藓、蕨类和藻类等中。

拟南芥中已发现根据隐花色素作用光谱,可判断某反应是否受蓝光及UV-A 控制。

隐花色素作用光谱中,在440~460 nm时有最大作用,在420和480nm处各有一“小肩”和一“陡肩”。

真菌中无光敏色素,但具有隐花色素。

其他植物中也都有隐花色素。

大部分植物中的隐花色素为70-80KDa,其蛋白结构的N末端具有与光裂解酶类似区域,但它不具有DNA修复活性,其中结合有黄素及蝶呤所组成的生色团,C末段具有一个可变的DAS区域,对隐花色素的功能起重要的调节作用。

2. 隐花色素的生理作用蓝光和UV-A 通过隐花色素所控制的光形态建成被称为蓝光效应(blue-light effect )。

目前,在拟南芥植物中已研究发现至少两种同功蛋白,隐花色素1(CRY1)和隐花色素2(CRY2)。

生理功能:去黄化,控制植物开花,调节植物“生物钟”等。

(三)向光素1. 向光素的发现及其结构向光素(phototropins )是继光敏色素(phytochromes)、隐花色素(cryptochromes)之后发现的一种蓝光受体。

Gallagher 等人于1988首次报道了黄化苗生长区有一种能够被蓝光诱导发生磷酸化作用的120kDa 的质膜蛋白。

这种蛋白在离体状态下发生强烈的蓝光依赖型的磷酸化作用,但在缺乏向光性的拟南芥突变体几乎没有这种蛋白。

随后在拟南芥中的研究表明,向光素有两种同功蛋白(phot1和phot2),分别含有两个重要的多肽区域:一是具有能与FMN 结合的位于N 端的两个LOV (light, oxygen, voltage )— LOV1与LOV2,该功能区与对光照、氧气及电压差敏感的一大类蛋白在序列上相似;另一个是位于C 末端的Ser/Thr 蛋白激酶区域。

2. 向光素的生理功能 目前愈来愈多的研究表明phot1和phot2在植物向光性反应(Sakai et al., 2001)、叶绿体移动反应(Kagawa 等, 2001)、气孔运动(Kinoshita 等., 2001)、叶片的扩展生长(Sakamoto 和Briggs, 2002)和弱光下植物生长(Takemiya 等, 2005)等过程中起重要的调节作用,并且在不同的生理反应过程中,phot1和phot2可能采用不同的信号传递载体实现其功能互补。

在蚕豆保卫细胞中,细胞和遗传学分析显示,向光素作为一个自身磷酸化的Ser/Thr 蛋白激酶受体,可被蓝光诱导磷酸化,继而和14-3-3 蛋白结合,通过启动一系列蓝光介导的信号转导过程,使质膜H+-ATPase 磷酸化,导致气孔开放(Kinoshita 等, 2003)。

最近,利用拟南芥相关变体研究发现,phot1和phot2介导了蓝光诱导的气孔开放过程,并且在phot1phot2双突变体中,启动气孔开放的受蓝光激活的H+泵(即质膜H+-ATPase )也相应地失去活性。

(四)UV-B 受体UV-B 受体:植物体内吸收UV-B (波长280~320 nm )的光受体。

该受体的化学属性也不清楚。

UV-B 通过该受体对植物形态建成发挥一定作用,如诱导黄化玉米苗胚芽鞘和高粱第一节间形成花青苷;诱导欧芹悬浮培养细胞积累黄酮类物质(可能通过诱导PAL 起作用)等。

另外,UV-B 对植物细胞有一定伤害作用,花青苷和黄酮类物质的产生可能是植物对UV-B 伤害的一种适应。

Phototropism Chloroplastmovement Stomatal openingexpansion phot1phot2。

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