第六章 光形态建成
8植物生理学课件讲义_第六章(2)
Structure of the Pr and Pfr forms of the chromophore (phytochromobilin) and the peptide region bound to the chromophore through a thioether linkage. The chromophore undergoes a cistrans isomerization at carbon 15 in response to red and far-red light. (After Andel et al. 1997.)
Brief History of Phytochrome Research
1980 -Dimer model proposed to explain wide fluence range and very low fluence response. 1983 - Vierstra and Quail reported successful purification of fully intact, native phytochrome from etiolated oat seedlings .
De-etiolated characteristics
Apical hook opens or coleoptile splits open Leaf growth promoted Chlorophyll produced Stem elongation suppressed Radial expansion of stem Root elongation promoted Lateral root development accelerated
植物生理生化知识点
1.光补偿点：叶片的光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为零时的光照强度称为光补偿点。
2.光周期现象：植物在生长发育过程中，在某一定时期必须要求有一定的日照〔或黑夜〕的时数才能成花的现象3.渗透调节：通过主动增加溶质，提高细胞液浓度、降低渗透势，以有效地增强吸水和保水能力，这种调节作用称为渗透调节。
4.渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。
对于水溶液而言，就是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。
5．春化作用：低温植物在生长发育过程中，需要经过一定时间的低温后，才能开花结实的现象。
6.光形态建成：依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终聚集成组织和器官的建成，称为光形态建成，亦即光控制发育的过程。
7. 极性运输：指生长素只能从植物体形态学上端向形态学下端运输而不能逆向运输的现象。
极性运输是一个主动过程，需要消耗生物能。
8.共质体:包括所有细胞的原生质,即所有细胞生活的部分.原生质体之间有胞间连丝将它们联系在一起,整个根系中的共质体部分是连续的体系质外体:指没有原生质的部分,包括细胞壁、细胞间隙以及中柱内的木质导管9.冻害与冷害：冰点以下低温对植物的危害称做冻害；冰点以上低温对植物的危害称做冷害。
10.氨基酸等电点：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。
11.超二级结构：指蛋白质分子中相邻的二级结构单位组合在一起所形成的有规则的、在空间上能识别的二级结构组合体12.结构域：在蛋白质三级结构内的独立折叠单元。
结构域通常都是几个超二级结构单元的组合13.水势：溶液中水的化学势与同温同压下纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商，称为水势。
14.呼吸速率：又称呼吸强度，指在单位时间内，单位质量的植物组织或器官吸收养的量或放出二氧化碳的量。
15二氧化碳饱和点：当CO2浓度提高到某一值时，光合速率到达最大值，此时环境中的CO2浓度被称为CO2饱和点16 代谢库：是指消耗或贮藏有机物的部位和器官，主要是指消耗或积累碳水化合物的果实、种子、块根、块茎等。
光形态建成
(五)光敏素的类型
目前已鉴定出两种不同的光敏素,PhyI和PhyII,在黄化苗中PhyI比 PhyII高9倍,面绿色植株中二者含量相当.PhyI易被光解,而 PhyII较稳定.
(六)光敏素由多个PHY基因编码
目前已在拟南芥中发现了5个编码光敏素的基因,分别是PhyA, PhyB, PhyC, PhyC, PhyD, PhyE. PhyA是唯一编码PhyI的基因,而PhyB—E共同编码PhyII,因此PhyI也 称PhyA, PhyII也称PhyB.
(九)光敏素的作用机理
1. 膜假说
光敏素可迅速改变膜电势,影响离子的流动,引起快速反应 证据:棚田效应:离体绿豆根尖在红光下诱导膜产生少量正电荷而 吸附在带负电的玻璃表面,而远红光照 射则逆转这种现象.
2. 基因假说
二
兰光/紫外-A受体
一,UV共分为3区,
UV-A(320-400urn), UV-B(280-320urn) UV—C (200-280urn) 其中UV-C不能穿透臭氧层,部分UV-B和全部UV-A可穿 透臭氧层而到达地面,影响植物发育生长
附:不同条件下,R/FR 变化 日光 1.19 落日 0.96 月光 0.94 冠层下 0.13 土壤下5mm 0.88
3. 叶绿体的向光性运动
在藓类,被子植物中,叶绿体的向光运动作用光谱以兰光为主. 对某些兰藻(转板藻)来说,除兰光外,红光也有作用.
4. 花色素苷和其它类黄酮物质的合成
花色素苷合成的作用光谱为红光,远红光和兰光
6. 近似昼夜节律性 7. 光与花诱导
§2 植物光控发育的受体
三类: 1. 红光-远红光受体(光敏素) 2. 兰光/紫外-A受体 3. 紫外线B区受体
一 光敏素
潘瑞炽《植物生理学》第六版课后名词解释
《植物生理学》潘瑞炽第六版名词解释第一章水势：水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
渗透势：即溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水水势的水势下降值。
压力势：细胞原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果，是由于细胞壁的压力存在而增加的水势的值。
质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，速度快。
共质体途径：水分从一个细胞的细胞质通过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体。
渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。
蒸腾作用：水分以气体状态，通过植物的表面，从体内散失到体外的现象。
蒸腾速率：植物在一定时间内单位面积蒸腾的水量。
蒸腾比率：光合同化每ｍｏｌ的ＣＯ２所需要蒸腾散失的水的摩尔数。
水分利用率：光合同化ＣＯ２的速率与同时蒸腾丢失水分速率的比值。
内聚力学说：水分具有较大内聚力足以抵抗张力，保证叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。
水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。
矿质营养：以氧化物形式存在于灰分中的元素，亦称灰分元素。
大量元素：指Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｉ七种元素，植物对这些元素需要量相对较大。
微量元素：指Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｌ九种元素，植物需要的量极小。
溶液培养：在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。
透性：让物质通过的性质。
选择透性：对各种物质的通过难易不一，有的容易通过，有的则不易或不能通过。
胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。
被动运输：载体顺着电化学梯度进行运输。
主动运输：载体逆着电化学梯度进行运输。
转运蛋白：能选择性地使非自由扩散的小分子透过质膜的运输蛋白。
离子通道：细胞膜中由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。
载体：一类跨膜运输的内在蛋白，在跨膜区域不形成明显的孔道结构。
高等植物生理学-植物的光形态建成
1920年美国的Garner和Allard发现了日照长度控制植物开 花，从此他们开始研究光对植物生长发育的各种影响，用 大型光谱仪将白光分成单色光，对多种植物进行试验。
Borthwick(1952)年报到了莴苣种子需光萌发的试验结果， 红光促进种子萌发，而远红光可以逆转红光的作用。光在 此起信号作用。信号的性质与光的波长有关。分离出了这 种光受体，称之为光敏素
二、光敏色素的作用机制
光是如何引起植物的形态建成?大体过程可推断如下： 光首先被光受体(光敏色素）接收，然后产生特定的化 学信使物质，信使物质通过信号传递系统，激活效应蛋白， 最后启动与光形态建成有关的一系列反应。 关于光敏色素作用于光形态建成的机理，主要有两种假 说： 膜作用假说快反应：从吸收量子到诱导出形态变化反应 迅速，以分秒计。如：含羞草、合欢叶运动 ，转板藻叶绿体 运动，反应没有停滞期。反应可逆。如含羞草叶运动。 基因调节假说慢反应：光量子能过光敏素调节基因转录， 包括酶诱导和蛋白质的合成，到生长发育速度，反应缓慢， 以小时和天计，反应不可逆。如种子萌发。
5. 光敏色素转变形式
光敏色素有两种可以互相转化的形式： 红光(R)吸收型Pr: (最大吸收峰在红光区的660nm) ，Pr属 于生理钝化型，在黄化苗中仅存在Pr型，照射白光或红光后 Pr型转化Pfr型 远红光(FR)吸收型Pfr:(最大吸收峰在远红光区的730nm) ， 生理活化型。照射远红光后Pfr型转化为Pr型。
高 级 植 物 生 理 学
Advanced plant physiology
植物的光形态建成
Photomorphogenesis
在低等至高等的各种植物的生命活动中，光是最重要 的环境因子之一 。
《植物生理学》名词解释
《植物生理学》名词解释1、春化作用：春化作用是指低温促进植物开花的作用。
2、水分临界期：水分临界期是指植物在生命周期中，对缺水最敏感、最易受害的时期。
3、光形态建成：光形态建成是指光控制植物生长、发育和分化的过程。
4、三重反应：用乙烯处理植物幼苗后，出现的抑制伸长生长、促进茎增粗、促进茎横向生长的现象称为三重反应。
5、末端氧化酶：末端氧化酶是指处于生物氧化反应的最末端，将底物脱下的H+或e-传递给O2，从而形成H20或H2O2的氧化酶。
6、临界日长：临界日长是指诱导长日植物开花所需的最短日照长度或诱导短日植物开花所需的最长日照长度。
7、临界夜长：临界夜长是指诱导短日植物开花所需的最短暗期或诱导长日植物开花所需的最长暗期。
8、感性运动：感性运动是指植物受无定向的外界刺激而引起的运动。
9、向性运动：向性运动是指植物受外界单方向刺激产生的生长性运动。
10、向光性：向光性是指植物向光照入射方向弯曲的反应。
11、自由水：自由水是指距离胶粒较远而可以自由流动的水，其含量制约植物的代谢强度。
12、束缚水：束缚水是指靠近胶粒而被胶粒所束缚不易自由流动的水。
13、溶液培养法：又名水培法，是指在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。
14、荧光现象：荧光现象是指叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象。
15、同化能力：由于ATP和NADPH用于碳反应中CO2的同化，因此将这两种物质统称为同化能力。
16、光补偿点：光补偿点是指同一叶片在同一时间内光合作用吸收的CO2与呼吸作用放出的CO2相等时的外界光照强度。
17、光饱和点：在一定范围内，植物的光合作用强度随光照强度的上升而增加，当光照强度上升到某一数值之后，光合作用强度不再随光照强度的上升而增加，这个数值称为光饱和点。
18、CO2补偿点：CO2补偿点是指在一定的光照条件下，叶片进行光合作用所吸收的CO2量与叶片进行呼吸作用所释放的CO2量达到动态平衡时，外界环境中的CO2浓度。
《植物的光形态建成》课件
探索光形态建成与其他生物学过程的相互作用
要点一
总结词
要点二
详细描述
光形态建成是植物生长发育的重要过程，与其他生物学过 程如激素信号转导、基因表达等密切相关。未来研究需要 探索这些过程之间的相互作用和调控机制。
光形态建成与植物激素信号转导之间存在复杂的相互作用 关系。例如，生长素和赤霉素等激素对植物的光形态建成 有重要影响，而光形态建成又能够调节植物激素的合成和 信号转导。未来研究可以通过基因组学、转录组学和蛋白 质组学等方法，系统地研究这些过程之间的相互作用和调 控机制，为作物改良提供新的思路和方法。
光敏色素基因的表达受到多种因素的调控，包括光照强度、光照时间、光质等，这 些因素通过影响光敏色素基因的表达，进而影响植物的光形态建成。
光敏色素因在植物的光形态建成中发挥着重要的作用，它们能够感知光照条件的 变化，并将信号传递给其他相关基因，调节植物的生长和发育。
其他相关基因
在光形态建成过程中，除了光敏 色素基因外，还有其他许多相关
THANKS
感谢观看
基因的表达也受到影响。
这些基因涉及到植物的光合作用 、激素代谢、细胞分裂等多个方 面，它们在光形态建成过程中发
挥着重要的作用。
了解这些相关基因的表达调控机 制，有助于深入了解植物光形态 建成的分子机制，为农业生产提
供更好的理论支持。
04
光周期对植物生长的影响
光周期的定义和类型
总结词
光周期是指植物在24小时内的光照和黑暗交替的时期，是植物生长和发育的重要 环境因子。
产量和品质。
光形态建成也是植物科学研究的 重要领域之一，有助于深入了解
植物生长发育的机制和调控。
02
植物对光的反应
高等植物生理学-植物的光形态建成PPT课件
光形态建成具有高度的可塑性和可调 控性，不同波长的光、光照强度和时 间等光信号的改变，都会对植物的生 长发育产生显著影响。
光形态建成的研究意义
理论意义
光形态建成是植物生理学的重要研究 领域，深入探究光信号如何影响植物 生长发育，有助于完善植物生理学理 论体系。
实践意义
了解光形态建成有助于指导农业生产 ，优化植物种植结构，提高产量和品 质；同时，也为园艺、花卉种植等领 域提供了理论支持和实践指导。
作用。
光强对光形态建成的影响
01
02
03
适宜的光强
促进植物的光合作用和生 长发育，提高产量和品质。
弱光
导致植物生长缓慢、茎秆 细弱、叶片薄而小。
强光
引起植物光抑制，导致叶 片黄化、萎蔫和生长受阻。
光周期对光形态建成的影响
长日照植物
在长日照条件下促进开花，短日照条件下延迟或 抑制开花条件下延迟或 抑制开花。
高等植物生理学-植物的光形 态建成ppt课件
目录
• 植物光形态建成的概述 • 植物光形态建成的机制 • 植物光形态建成的过程 • 植物光形态建成的影响因素 • 植物光形态建成的应用前景 • 高等植物生理学实验技术与方法
01
植物光形态建成的概述
定义与特点
定义
光形态建成是指植物依赖光信号，通 过一系列复杂的生理生化反应，调控 生长发育的过程。
隐花素的作用
感受蓝光和近紫外光的信号
隐花素能够感受蓝光和近紫外光的信号，在植 物的光形态建成中发挥重要作用。
调节气孔开度
隐花素能够调节气孔开度，控制植物的水分平 衡和气体交换。
参与植物的生物钟调节
隐花素也参与植物的生物钟调节，影响植物的生长发育和生理反应。
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第六章光形态建成
一、名词解释：
光形态建成：依赖光控制植物生长、发育和分化的过程。
暗形态建成：黑暗中生长的双子叶植物幼苗，下胚轴伸长、茎细长柔弱、顶端弯勾不伸直、叶片小且不扩展、缺乏叶绿素而呈白色或黄色，叶绿体发育不正常，许多酶的活性,低；
光受体：是指植物体中存在的、能够感受外界光信号并把光信号放大，使植物做出相应的生理反应，从而影响植物的光形态建成的物质。
光敏色素：是在植物体内存在的一种吸收红光和远红光并且有逆转效应的色素蛋白，是参与光形态建成、调节植物发育的主要光受体。
光稳定平衡：
二、知识点：
光受体的三种类型及其接收的光波长范围？
光敏色素：接收红光和远红光（650～740nm）信号；
隐花色素，或称蓝光/ 紫外光－A受体：接收蓝光和330－390nm的紫外光信号；
紫外光－B受体：接收280－320nm的紫外光信号。
光敏色素的化学性质？
是一种易溶于水的蓝绿色二聚体色素蛋白，每个单体均由生色团和脱辅基蛋白质共价结合而组成。
生色团由排列成链状的 4 个吡咯环组成，称为光敏色素质，以硫醚键结合到多肽N端的半胱氨酸残基上。
光敏色素的两种构型及其区别？
红光吸收型（Pr，蓝绿色）——是生理失活型
远红光吸收型（Pfr，黄绿色）——是生理激活型
Pr 和Pfr 相互转化时，生色团发生构象变化带动蛋白质构象变化。
植物体中两种构型的光敏色素如何相互转化？
Pr 和Pfr 相互转化时，生色团发生构象变化带动蛋白质构象变化。
光敏色素将光信号转化为植物生长发育变化的机制？
1）光敏色素本身是一种蛋白激酶，通过光依赖过程进行信号转导，最终影响植物生长发育。
2）光敏色素以光依赖方式与另外一种分子相互作用进行信号转导，最终影响植物生长发育。
光敏色素是如何通过调节基因表达影响植物生长发育？。