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
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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。
高级植物生理学植物的光形态建成
高级植物生理学植物的光形态建成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。
光对植物生长发育的影响：植物通过光合作用把光能转化成为化学能贮存起来。
光还能以环境信息的形式作用于植物: 调节植物的分化、生长和发育，使其更好地适应外界环境。
作为环境信号调节许多生命活动，如种子萌发、黄化苗转绿、茎叶发育、向光性生长、气孔运动、花芽分化以及器官衰老等。
这种调节通过信号转导，改变生理代谢或诱发基因表达，控制细胞分裂分化，引起细胞结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官建成,这就是光形态建成(photomorphogenesis，) 亦即光控发育的过程。
早在20世纪初，德国的植物生理学家Sachs就观察并描述了暗中生长幼苗的黄花现象，并用实验证明这是区别于光合作用的形态建成。
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)年报到了萬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，称之为光敏素光对植物形态建成影响:光照强度：强光植物细胞、器官、个体形态矮小，弱光相对高大；强光色素种类、含量较多，弱光色素含量少则黄化。
光质：红光促进形态建成、种子萌发；远红光相反。
蓝光、紫外光抑制生长更强。
光照时间：长日照、短日照对植物发育、开花影响。
光照方向：植物的运动，向性运动的光适应性，向日葵向光性，大豆、花生叶镶嵌现象（趋光性）。
光（光质）形态建成的主要方面：（1）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。
（2）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。
形态建成
以光为环境信号调节细胞生理反应、控制植物发育的过程称为植物的光形态建成或光控发育作用植物体中凡能感受光质、光强、光照时间、光照方向和光周期等光信号，并能引发相应细胞反应的一类生物大分子物质都可称为光受体，可分为三大类：感受红光和远红光的光敏色素；感受蓝光和近紫光的蓝光受体；感受紫外光B光信号的紫外光B受体。
（均为色素蛋白复合体）黄化组织中的光敏色素含量比绿色组织高出许多倍，光敏色素主要以可溶性蛋白的形态存在于细胞质和细胞核中光敏色素单体的两种形态：红光吸收型Pr（钝化）和远红光Pfr（活化）比较项目PⅠPⅡ存在部位及含量主要存在于黄化组织中，含量高主要存在于绿化组织中，含量低分子质量124ku 118ku红光区吸收峰666nm 652nm合成环境黑暗中大量合成光下和黑暗中都可合成光稳定性光下迅速分解光下不易分解反应时间受光到变化时间较短受光到变化时间较长光可逆性远红光可逆转有时不被远红光和暗期所逆光敏色素的生理作用：控制形态建成；诱导多种酶合成；参与植物激素代谢棚田效应：由红光促使离体根尖吸附到带负电荷的玻璃杯内壁上，而远红光则使根键脱离杯壁的现象。
实质：红光使光敏色素活化，介导了离子跨膜运转，让根尖表面带上了正电荷避阴反应：因其他植物遮蔽而使被遮植株株高增高的现象蓝光受体中包括隐花色素和向光素三指图案可作为判定一个光控反应是否有蓝光受体参与的试验标准向光性是指植物生长器官受单方向光照射或在不同个方位上受到不均等光照射而引起生长弯曲的现象蓝光反应：蓝光诱导的向光性反应；蓝光抑制茎的伸长生长；蓝光诱导的叶绿体移动（避光反应和聚集反应）；蓝光诱导的气孔开放（蓝光激活保卫细胞质膜中的质子泵、参与蓝光诱导气孔开放的光受体、蓝光诱导气孔开放的调控、绿光可以逆转蓝光诱导的气孔开放）向性运动是指植物受到环境因素的单方向刺激所表现出来的定向运动。
包括向光性、向重性、向触性、向化性等，并规定向着强刺激信号方向运动的为正运动。
光形态建成
1基本概念光形态建成photomorphogenesis——调节植物生长、分化与发育的过程称为植物的光形态建成，或称光控发育作用。
暗形态建成skotomorphogenesis——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。
黄化现象etiolation——指植物在黑暗中生长时呈现黄色和形态结构变化的现象。
如呈现茎叶淡黄、茎杆细长、叶小而不伸展、组织分化程度低、机械组织不发达、水分多而干物重少等现象。
有时将因缺乏某些条件而影响叶绿素形成，使叶子发黄的现象也称黄化。
光敏色素phytochrome，Phy——对红光和远红光的吸收有逆转效应、参与光形态建成、调节植物发育的色素蛋白。
光敏色素有两种形式。
Pr与Pfr。
Pr型是吸收红光(最大吸收峰在红光区的660nm)的生理钝化型，Pfr型吸收远红光(最大吸收峰在远红光区的730nm)的生理活化型。
这两种光敏色素被光照射后可以互相转化，照射白光或红光后，没有生理活性的Pr型可以转化为具有生理活性的Pfr型；相反，照射远红光后，Pfr型转化为Pr型。
Pfr参与光形态建成、调节植物发育等过程。
隐花色素cryptochrome——蓝光受体(blue light receptor)或蓝光/紫外光A受体(BL/UV－A receptor)。
它是吸收蓝光(400～500nm)和近紫外光(320～400nm)而引起光形态建成反应的一类光敏受体。
蓝光效应blue effect——紫光抑制生长，促进分化，抑制黄化现象的产生，诱导向光性反应，这类由蓝光诱发的生长现象称为蓝光效应。
能感受蓝光，引起蓝光效应的光受体是隐花色素。
2基础知识2.1专业术语对照skotomorphogenesis——暗形态建成photomorphogenesis——光形态建成membrane potential——膜电位blue-light response——蓝光反应far red light——远红光red light——红光apoprotein——脱辅基蛋白质far-red light-absorbing form,Pfr——远红光吸收型red light-absorbing form,Pr——红光吸收型very low fluence response,VLFR——极低辐照度反应8.high irradiance response,HIR——高辐照度反应Tanada effect——棚田效应hade avoidance respone——避阴反应phytochrome——光敏色素ceryplochrome——隐花色素phototropin——向光素chromophore or ytochromobilin——生色团photostationaryequilibrium——光稳定平衡2.2 常用符号及缩写UV-B——紫外光-BPhy——光敏色素Pr——光敏色素的红光吸收形式Pfr——光敏色素的远红光吸收形式2.3 基础知识自查（1）填空1、目前已知的3 种光受体是：色素、色素和受体。
植物生理学-形态建成和运动1
光对植物发生作用，必须首先被植物体吸收。 植物体中凡能感受和传导光质、光强、光时、光向和光周 期等光信号，并能引发相应细胞反应的一类生物大分子物质 都可称为光受体(phytoreceptors)。
有三类光受体： (1)光敏色素感受红光
和远红光 (2)蓝光受体感受蓝光
这种以光作为环境信 号，调节细胞生理反应， 控制植物发育的过程称为 植物的光形态建成称为植 物的光形态建成 (photomorphogenesis),或称 光控发育作用。
图9-1 模式植物拟南芥的光控发育的若干事例
发育的很多方面是由光敏色素（PHY），隐花色 素（CRY），和向光素（PHOT）单独或互相联合
分子发生自身磷酸化。 链合区：将N
端与C端平分，在钝化型pr与活化型pfr 的转化过程中起重要作用。
(二)构型与定位
1.红光吸收型和远红光吸收型
光敏色素有两种可以互相转化的构象形式：
红光吸收型(Pr型) 钝化形式，呈蓝绿色；较 稳定；照射白光或红光Pr型转化为Pfr型
远红光吸收型(Pfr型) 活化形式，呈黄绿色； 不稳定；照射远红光Pfr型转化为Pr型
藻类 裸子植物
叶绿体运动；孢子萌发；原丝体生长分化 种子萌发；胚芽弯勾伸直；叶绿素的合成，节间伸长；芽萌发
被子植物 膜电位、膜透性变化和离子流动；棚田效应；种子萌发；胚芽弯 勾伸直和子叶展开；茎节间伸长；根原基分化和根的生长；核酸、 蛋白质合成及酶活性；花青素合成；叶绿体发育及叶绿素合成； 叶片分化和生长；单子叶植物叶片展开；小叶运动；叶感夜运动； 向光性生长；光周期成花诱导；遮阴作用。
植物的光形态建成与运动
光是自然界中影响植物生长发育最重要的因子。它不但为
光形态建成
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
返回
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。
返回
光敏色素的结构
蛋白质多肽链
开链的四吡咯环的生色团
返回
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
植物生理学6光形态建成
第七章 植物的光形态建成
光是环境因素中对植物生长发育影响最为显著的因子。主要有 两个方面影响：
1）是植物赖以生存的能量来源，是绿色植物光合作用 的必需条件；间接影响 2 ）光作为一个环境信号调节植物的生长、发育和分化 即、分化和发育的过程，称为植物 的光形态建成，亦即光控制发育的过程。
※
形态 变化
两种类型的光敏色 素在转换时，其生色基 团的结构也发生相应的 变化。 （4）光敏色素的生理 Ⅰ环上的 双键位置 作用 转移 非常广泛，它影响植 物一生的形态建成。光 敏色素对种子萌发、植 物营养体生长、植物运 动等过程的调控以及对 植物开花的诱导等都有 作用，见表8-5。
（5）光敏色素的作用机理
1）膜假说： 1967年由Hendricks与 Borthwick提出。他们认为光敏色素位于膜系统上， 当发生光转换时，光敏色素会改变跨膜的离子流动 和膜上酶的分布，由此引发各种生理反应，最终表 现出形态建成的改变。 支持这一假说的实验: 光敏色素控制45 Ca2+进入细 胞（转板藻）； 一些研究者提出在转板藻光诱导 的叶绿体运动中，要经过下列信号转导的途径：
在黑暗中生长的幼苗，茎细长而脆弱，节间很 长，茎尖端呈钩状弯曲，叶片不展开，很小， 缺乏叶绿素而呈黄白色，这种现象就是黄化现 象。 利用光形态建成这一原理人们制豆芽菜， 覆盖遮光或培土方法培育韭黄、蒜黄、豆芽、 大葱等。 在农业生产中，常因植株群体过密、株间郁 闭缺光、影响组织分化，加上通风不良造成高 温、高湿条件，导致植株茎秆茎秆细长、机械 组织不发达，常常发生倒伏而减产。如棉花间 苗过晚，幼苗密集成堆的地方，因互相遮光， 生长迅速，结果长成“高脚苗”。
2）基因调节假说
该学说1996年由Mohr提出，他认为光敏色素对 植物生长发育的调节是通过影响基因表达实现的。
第六章 光形态建成
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？。
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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？。