竞赛课件植物生理系列之第八章植物的生长生理1地址PPT
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5
第一节 光敏色素的发现和分布
一、光敏色素的发现 二、光敏色素的分布
6
一、光敏色素的发现 1、莴苣种子萌发试验（1952）
红光促进种子发芽，而远红光逆转这个过程。 而且莴苣种子萌发百分率的高低以最后一次曝光波 长为准，在红光下萌发率高，在远红光下，萌发率 低。
7
2、黄化玉米幼苗的吸收光谱试验（1959）
的。光照是最重要的体外调节因子，而植物激素可能 是最重要的体内调节因子。植物激素在光形态建成中
的作用，有时是中间调节物质，有时与光协同起作用。 ⒈红光处理可使植物体内自由IAA 含量减少。 ⒉光敏色素可能调节GA的生物合成或影响植物对GA的
敏感性。 ⒊红光刺激CTK含量提高。 ⒋红光抑制Eth生物合成，远红光促进Eth生物合成。 ⒌红光对ABA含量的影响研究不多。
⒈种子萌发 ⒍小叶运动 ⒒ 光周期 ⒗叶脱落
⒉弯钩张开 ⒎膜透性
⒓ 化诱导 ⒘ 块茎形成
⒊节间延长 ⒏向光敏感性 ⒔ 子叶张开 ⒙性别表现
⒋根原基起始 ⒐花色素形成 ⒕肉质花 ⒚单子叶植物叶
片展开
⒌叶分化和扩大 ⒑肉质形成 ⒖偏上性 ⒛节律现象
21
二、光敏色素和植物激素 植物的光形态建成是由体内和体外的多因子决定
11
一、光敏色素的化学性质
⒈是一种易溶于水的色素蛋白，相对分子量为2.5×105
⒉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（具有独特的吸光特性）和脱辅基蛋白。
⒊有两种类型：红光吸收型(Pr,吸收高峰在660nm,生理失活 型)和远红光吸收型(Pfr，吸收高峰在730nm，生理激活 型).
8
表9-1 交替暴露在红光 (R)和远红光(FR)下莴苣种子萌发情况
光处理
R R-FR R-FR-R
萌发率（%）
70 6 74
光处理
萌发率（%）
R -FR-R-FR
6
R -FR-R-FR -R
76
R -FR-R-FR -R –FR 7
黑暗
红光
远红光
图9-2莴苣种子在黑暗、红光和远红光下萌发情况
9
二、光敏色素的分布 光敏色素分布在植物各个器官中，黄化幼苗的光敏色
所以干燥种子没有光敏色素反应，而用水浸 泡过的种子有光敏色素反应。
19
第三节 光敏色素的生理作用 和反应类型
一、光敏色素的生理作用 二、光敏色素和植物激素 三、光敏色素调节的反应类型
20
一、光敏色素的生理作用
光敏色素的生理作用甚为广泛，它影响植物一 生的形态建成，从种子萌发到开花、结果及衰老。
高等植物中一些由光敏色素控制的反应
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。
在光形态建成过程中，光只作为一种信号去 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。
4
光受体： 目前已知至少存在3种光受体：
⒈光敏色素 : 感受红光及远红光区域的光。 ⒉隐花色素 : 感受蓝光和近紫外光区域的光. ⒊UV-B受体: 感受紫外光B 区域的光
⒋ Pr和 Pfr在不同光谱下可以相互转换。
吸收红光后
Pr
Pfr
吸收远红光后
⒌在Pr和 Pfr相互转换时，生色团吸光后，构象发生变化， 然后带动脱辅基蛋白构象变化。
12
光敏色素的吸收光谱 13
光敏色素生色团与脱辅基蛋白的合成与装配 14
二、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。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。 光敏色素蛋白质有不同的功能区域，N末端是 与生色团连接的区域，与光敏色素的光化学特性有 关。C末端与信号转导有关，两个蛋白质单体的相 互连接也发生在C 端。
15
1. 光敏素的种类 光不稳定型（Ⅰ型）：主存在黄化苗中 光稳定型（Ⅱ型）：主存在绿色组织中 2. 编码光敏素的基因 拟南芥为例
PHYA PHYB PHYC PHYD PHYE
16
三、光敏色素的光化学转换 在活体中，这两种类型的光敏色素是平衡的。
这种平衡决定于光源的光波成分。 总光敏色素Ptot = Pr + Pfr 光稳定平衡 = [Pfr] / [Ptot] 不同波长的红光和远红光可组合成不同的混合
第九章 光形态建成
1
图9-1 白芥幼苗在光下和黑暗中生长情况
2
第一节 光敏色素的发现和分布 第二节 光敏色素的化学性质合光化学转换 第三节 光敏色素的生理作用和反应类型 第四节 光敏色素的作用机理 第五节 隐花色素 第六节 紫外光-B受体
3
定义： 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。即光控制发育的过程。
光，能得到各种值。 在自然条件下，决定植物光反应的值为0.01~
0.05 时就可以引起很显著的生理变化。
17
光敏色素的吸收光谱
18
前体 合成
Fra Baidu bibliotek660nm
Pr
Pfr
[X]
Pfr·X
730nm
生理反应
暗逆转 破坏
Pr与Pfr转变过程中，包括光反应和黑暗反应。 光化学反应局限于生色团，黑暗反应只有在含水条 件下才能发生。
素含量比绿色幼苗高20~100倍。禾本科植物的胚芽鞘尖端， 黄化豌豆幼苗的弯钩，各种植物的分生组织和根尖等部分 的光敏色素含量较多。
一般来说，蛋白质丰富的分生组织中含有较多的光敏 色素。
细胞中，光敏色素分布在膜系统，胞质溶胶和细胞核 等部位。
10
第二节 光敏色素的化学性质 和光化学转换
一、光敏色素的化学性质 二、光敏色素基因和分子多型性 三、光敏色素的光化学转换
22
三、光敏色素调节的反应类型 根据对光量的需求，可将光敏色素反应分为3种类型。 ⒈极低辐照度反应（very low influence response,VLFR）。
可被1~100nmol/m2的光诱导，在值仅为0.02 时就满足反应条件，即使在实验室的安全光下反应 都可能发生。
⑴幼苗经红光处理后，红光区域吸收减 少，远红光区域吸收增多；⑵如果用远红光 处理，则红光区域吸收增多，远红光区域吸 收消失。⑶红光和远红光轮流照射后，这种 吸收光谱可多次地可逆变化。
上述结果说明：这种红光-远红光可逆反 应的光受体可能是具有两种存在形式的单一 色素。之后成功分离出这种吸收红光-远红光 可逆转换的光受体，称之为光敏色素。
第一节 光敏色素的发现和分布
一、光敏色素的发现 二、光敏色素的分布
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一、光敏色素的发现 1、莴苣种子萌发试验（1952）
红光促进种子发芽，而远红光逆转这个过程。 而且莴苣种子萌发百分率的高低以最后一次曝光波 长为准，在红光下萌发率高，在远红光下，萌发率 低。
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2、黄化玉米幼苗的吸收光谱试验（1959）
的。光照是最重要的体外调节因子，而植物激素可能 是最重要的体内调节因子。植物激素在光形态建成中
的作用，有时是中间调节物质，有时与光协同起作用。 ⒈红光处理可使植物体内自由IAA 含量减少。 ⒉光敏色素可能调节GA的生物合成或影响植物对GA的
敏感性。 ⒊红光刺激CTK含量提高。 ⒋红光抑制Eth生物合成，远红光促进Eth生物合成。 ⒌红光对ABA含量的影响研究不多。
⒈种子萌发 ⒍小叶运动 ⒒ 光周期 ⒗叶脱落
⒉弯钩张开 ⒎膜透性
⒓ 化诱导 ⒘ 块茎形成
⒊节间延长 ⒏向光敏感性 ⒔ 子叶张开 ⒙性别表现
⒋根原基起始 ⒐花色素形成 ⒕肉质花 ⒚单子叶植物叶
片展开
⒌叶分化和扩大 ⒑肉质形成 ⒖偏上性 ⒛节律现象
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二、光敏色素和植物激素 植物的光形态建成是由体内和体外的多因子决定
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一、光敏色素的化学性质
⒈是一种易溶于水的色素蛋白，相对分子量为2.5×105
⒉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（具有独特的吸光特性）和脱辅基蛋白。
⒊有两种类型：红光吸收型(Pr,吸收高峰在660nm,生理失活 型)和远红光吸收型(Pfr，吸收高峰在730nm，生理激活 型).
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表9-1 交替暴露在红光 (R)和远红光(FR)下莴苣种子萌发情况
光处理
R R-FR R-FR-R
萌发率（%）
70 6 74
光处理
萌发率（%）
R -FR-R-FR
6
R -FR-R-FR -R
76
R -FR-R-FR -R –FR 7
黑暗
红光
远红光
图9-2莴苣种子在黑暗、红光和远红光下萌发情况
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二、光敏色素的分布 光敏色素分布在植物各个器官中，黄化幼苗的光敏色
所以干燥种子没有光敏色素反应，而用水浸 泡过的种子有光敏色素反应。
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第三节 光敏色素的生理作用 和反应类型
一、光敏色素的生理作用 二、光敏色素和植物激素 三、光敏色素调节的反应类型
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一、光敏色素的生理作用
光敏色素的生理作用甚为广泛，它影响植物一 生的形态建成，从种子萌发到开花、结果及衰老。
高等植物中一些由光敏色素控制的反应
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。
在光形态建成过程中，光只作为一种信号去 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。
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光受体： 目前已知至少存在3种光受体：
⒈光敏色素 : 感受红光及远红光区域的光。 ⒉隐花色素 : 感受蓝光和近紫外光区域的光. ⒊UV-B受体: 感受紫外光B 区域的光
⒋ Pr和 Pfr在不同光谱下可以相互转换。
吸收红光后
Pr
Pfr
吸收远红光后
⒌在Pr和 Pfr相互转换时，生色团吸光后，构象发生变化， 然后带动脱辅基蛋白构象变化。
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光敏色素的吸收光谱 13
光敏色素生色团与脱辅基蛋白的合成与装配 14
二、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。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。 光敏色素蛋白质有不同的功能区域，N末端是 与生色团连接的区域，与光敏色素的光化学特性有 关。C末端与信号转导有关，两个蛋白质单体的相 互连接也发生在C 端。
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1. 光敏素的种类 光不稳定型（Ⅰ型）：主存在黄化苗中 光稳定型（Ⅱ型）：主存在绿色组织中 2. 编码光敏素的基因 拟南芥为例
PHYA PHYB PHYC PHYD PHYE
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三、光敏色素的光化学转换 在活体中，这两种类型的光敏色素是平衡的。
这种平衡决定于光源的光波成分。 总光敏色素Ptot = Pr + Pfr 光稳定平衡 = [Pfr] / [Ptot] 不同波长的红光和远红光可组合成不同的混合
第九章 光形态建成
1
图9-1 白芥幼苗在光下和黑暗中生长情况
2
第一节 光敏色素的发现和分布 第二节 光敏色素的化学性质合光化学转换 第三节 光敏色素的生理作用和反应类型 第四节 光敏色素的作用机理 第五节 隐花色素 第六节 紫外光-B受体
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定义： 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。即光控制发育的过程。
光，能得到各种值。 在自然条件下，决定植物光反应的值为0.01~
0.05 时就可以引起很显著的生理变化。
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光敏色素的吸收光谱
18
前体 合成
Fra Baidu bibliotek660nm
Pr
Pfr
[X]
Pfr·X
730nm
生理反应
暗逆转 破坏
Pr与Pfr转变过程中，包括光反应和黑暗反应。 光化学反应局限于生色团，黑暗反应只有在含水条 件下才能发生。
素含量比绿色幼苗高20~100倍。禾本科植物的胚芽鞘尖端， 黄化豌豆幼苗的弯钩，各种植物的分生组织和根尖等部分 的光敏色素含量较多。
一般来说，蛋白质丰富的分生组织中含有较多的光敏 色素。
细胞中，光敏色素分布在膜系统，胞质溶胶和细胞核 等部位。
10
第二节 光敏色素的化学性质 和光化学转换
一、光敏色素的化学性质 二、光敏色素基因和分子多型性 三、光敏色素的光化学转换
22
三、光敏色素调节的反应类型 根据对光量的需求，可将光敏色素反应分为3种类型。 ⒈极低辐照度反应（very low influence response,VLFR）。
可被1~100nmol/m2的光诱导，在值仅为0.02 时就满足反应条件，即使在实验室的安全光下反应 都可能发生。
⑴幼苗经红光处理后，红光区域吸收减 少，远红光区域吸收增多；⑵如果用远红光 处理，则红光区域吸收增多，远红光区域吸 收消失。⑶红光和远红光轮流照射后，这种 吸收光谱可多次地可逆变化。
上述结果说明：这种红光-远红光可逆反 应的光受体可能是具有两种存在形式的单一 色素。之后成功分离出这种吸收红光-远红光 可逆转换的光受体，称之为光敏色素。