植物生理学第8章 植物的光形态建成
高等植物生理学-植物的光形态建成-经典PPT课件
抗逆性作物的培育
植物生理学在农业上的应用还包括抗逆性作 物的培育。通过研究植物的抗逆生理机制， 可以采取适当的农业措施，提高植物的抗逆 能力，进而提高农作物的产量和品质。例如 ，在干旱、寒冷、盐碱等逆境条件下，通过 调节植物的水分、养分等环境因素，可以提 高植物的抗逆能力，进而提高农作物的产量 和品质。
03
CATALOGUE
植物光形态建成的实验研究方法
实验材料的选取与处理
实验材料的选取
选择具有代表性的植物品种，如拟南芥、水稻等，以保证实验结果的可靠性和 可重复性。
实验材料的处理
对实验材料进行预处理，如种子消毒、催芽等，以确保实验的顺利进行。
实验方法与技术
实验方法
采用不同的光照处理方式，如连续光 照、间断光照等，以研究光照对植物 光形态建成的影响。
加强跨学科合作与交流
植物光形态建成涉及到多个学科领域，如植物生理学、分子生物学、生物化学和生态学等，未来需要加 强跨学科的合作与交流，促进相关研究的深入发展。
05
CATALOGUE
高等植物生理学在农业上的应用
提高农作物的产量与品质
植物生理学在农业上的应用主要集中在提高农作物的产量和品质方面。通过研究植物的生长、发育和产量形成的生理机制， 可以采取适当的农业措施，促进植物的生长和发育，提高农作物的产量和品质。例如，通过调节植物的光照、温度、水分、 养分等环境因素，可以促进植物的生长和发育，进而提高农作物的产量和品质。
植物生理学习题大全——第8章植物生长物质
第八章植物生长物质一。
名词解释植物生长物质(plant growth substance）：是指一些调节植物生长发育的物质，包括植物激素和植物生长调节剂。
植物激素（plant hormone , phytohormone)：指在植物体内合成,并从产生之处运送到别处，对生长发育起显著作用的微量有机物。
植物生长调节剂(plant growth regulator)：指一些具有植物激素活性的人工合成的物质.植物生长调节物质（plant growth regulator substance)：指在植物体内合成的、能调节植物生长发育的非激素类的生理活性物质。
生长素的极性运输(polar transport of auxin)：生长素只能从植物体形态学的上端向下端运输，而不能倒转过来运输。
激素受体(hormone receptor ）：能与激素特异地结合，并引起特殊生理效应的蛋白质类物质。
自由生长素（free auxin）:指具有活性、易于提取出来的生长素。
束缚生长素（bound auxin)：指没有活性，需要通过酶解、水解或自溶作用从束缚物释放出来的生长素。
生长素结合蛋白（auxin—binding protein):即位于质膜上的生长素受体,可使质子泵将膜内的质子泵至膜外，引起质膜的超极化，胞壁松弛；也有的位于胞基质和核质中，促进mRNA的合成。
自由赤霉素(free gibberellin）：指易被有机溶剂提取出来的赤霉素.结合赤霉素（conjugated gibberellin）：指没有活性，需要通过酶解、水解从束缚物释放出来的赤霉素。
乙烯“三重反应"（triple response of ethylene)：指乙烯使黄化豌豆幼苗变矮、变粗和横向生长。
植物生长促进剂(plant growth promotor）：促进分生组织细胞分裂和伸长，促进营养器官的生长和生殖器官发育的物质。
生长抑制剂(growth inhibitor）：抑制植物顶端分生组织生长、破坏顶端优势的生长调节剂,如整形素、马来酰肼、抗生长素.生长延缓剂（growth retardant）:抑制植物亚顶端分生组织生长、抑制节间伸长的生长调节剂，如矮壮素、烯效唑等。
植物生理学全课程讲义(修正版)
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植物生理学绪论一植物生理学的定义和内容研究植物生命活动规律和机理及其与环境相互关系的科学.植物生命活动：从种子开始到形成种子的过程中所进行的一切生理活动。
植物生命活动形式:代谢过程、生长发育过程、植物对环境的反应植物生命活动的实质：物质转化、能量转化、信息转化、形态建成、类型变异1 物质转化体外无机物[H2O、CO2、矿质（根叶）]→体内有机物［蛋白质核酸脂肪、碳水化合物］→体外无机物［CO2 H2O]→植物再利用2 能量转化光能（光子）→电能(高能电子)→不稳定化学能（ATP,NADPH）→稳定化学能（有机物)→热能、渗透能、机械能、电能3 信息转化[1]物理信息:环境因子光、温、水、气［2]化学信息:内源激素、某些特异蛋白（钙调蛋白、光敏色素、膜结合酶）[3］遗传信息:核酸4 形态建成种子→ 营养体（根茎叶) → 开花→ 结果→种子5 类型变异植物对复杂生态条件和特殊环境变化的综合反应植物生命活动的“三性”v植物的整体性v植物和环境的统一性v植物的变化发展性Ø植物生命活动的特殊性1 有无限生长的特性2 生活的自养性3 植物细胞的全能性和植株的再生能力强4 具有较强的抗性和适应性5 植物对无机物的固定能力强6植物具有发达的维管束植物生理学的内容1、植物细胞结构及功能生理﹕2、代谢生理：水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用等3、生长发育生理：种子萌发、营养生长生理、生殖生理、成熟衰老4、环境生理（抗性生理）以上的基本关系光合、呼吸作用→ 生长、分化水分、矿物质运输发育、成熟（功能代谢生理） (发育生理）↖ ↗环境因子(抗性生理)(温、光、水、气）二植物生理学的产生与发展(一）萌芽阶段（16以前世纪）＊甲骨文:作物、水分与太阳的关系*战国时期：多粪肥田*西汉：施肥方式*西周：土壤分三等九级*齐民要术：植物对矿物质及水分的要求轮作法、“七九闷麦法”（1）科学植物生理学阶段1.科学植物生理学的开端（17～18世纪）1627年，荷兰 Van Helmont ，水与植物的关系1699年，英国Wood Ward，营养来自土壤和水18世纪，Hales，植物从大气获得营养1771年，英国Priestley发现植物绿色部分可放氧2年，瑞士 De Saussure，灰分与生长的关系2.植物生理学的奠基与成长阶段（19世纪）Ø1840年,德国Liebig建立矿质营养说。
植物生理学智慧树知到答案章节测试2023年滨州学院
绪论单元测试1.植物生理学的孕育阶段是从探讨（）问题开始的。
A:植物生长发育B:植物根系结构C:植物开花生理D:植物营养答案:D2.组织培养技术迅猛发展为（）提供了条件。
A:化学肥料的大量使用B:植物生长调节剂和除草剂的普遍使用C:灌溉技术的改进D:植物基因工程的开展和新种质的创造答案:D3.植物生命活动十分复杂，但大致可分为（）。
A:光合作用B:物质与能量代谢C:信息传递和信号转导D:生长发育与形态建成答案:BCD4.20世纪50年代掀起的“绿色革命”，主要是指（）。
A:稻麦产量获得了新的突破B:紧凑的株型稻麦品种培育C:稻麦抗性品种培育D:高光效率的稻麦品种培育答案:ABCD5.植物的形态建成包括从种子萌发，根、茎、叶的生长，到开花、结实、衰老、死亡的全过程。
（）A:对B:错答案:A第一章测试1.水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于（）。
A:相邻细胞间的压力势梯度B:相邻细胞的渗透势梯度C:细胞液的浓度D:相邻细胞的水势梯度答案:D2.合理灌溉能在水分供应上满足作物的（）。
A:生理需水B:生态需水C:生理和生态需水D:其他答案:C3.下列关于植物细胞膜上水孔蛋白在植物细胞水分的运输中其重要作用的描述，不正确的是（）A:使水快速运动B:水通过水通道运输是一种被动运输C:控制水的运动速率D:控制水运动方向答案:D4.植物水分亏缺时，发生（）。
A:叶片含水量降低，水势升高，气孔阻力降低B:叶片含水量降低，水势降低，气孔阻力增高C:叶片含水量降低，水势降低，气孔阻力降低D:叶片含水量降低，水势升高，气孔阻力增高答案:B5.质壁分离和质壁分离复原是植物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程，下列叙述错误的是（）A:质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁B:质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低C:施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关D:1mol/L NaCl 溶液和1mo/L蔗糖溶液的渗透压大小相等答案:D第二章测试1.植物根部吸收的无机离子主要通过( )向植物地上部运输。
第五节 植物的光形态建成——植物生理学课件PPT
Phototropins 向光素
拟南芥的phot突变体
拟南芥的 phot突变体
PHOT1 and PHOT2 mediate blue light-dependent stomatal opening
Kinoshita et al. 2001 Nature: 414, 656
Phototropin proteins contain two LOV (Light, Ogen, Voltage sensitive) domains and a downstream serine/threonine kinase.
The chromophore is a Flavin mononucleotide (FMN) which is noncovalently bound within each LOV domain.
Schematic illustration of the LOV and kinase domains of phototropin in lightinduced phosphorylation.
Volume 9, Issue 5, October 2006, Pages 503-508
Cryptochromes 隐花色素
/Research/cryptochrome/
Cryptochrome and the avian "pass"
The HY4 gene may define a blue light photoreceptor
CRYPTOCHROME 1 (CRY1)
Phenotypes of cry2 mutant
cyr2 is late flowering under long day conditions
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 (2)
名词解释水分临界期:就是指植物在生命周期中,对水分最敏感、最易受害得时期。
渗透势：亦称溶质势,就是由于溶质颗粒得纯在,降低了水得自由能,因而其水势低于纯水得水势,以负值表示。
质外体:由细胞壁及细胞间隙等空间(包含导管与管胞）组成得体系。
小孔律:气体分子通过小孔表面扩散得速率,不就是与小孔得面积成正比而就是与小孔得周长成正比。
蒸腾系数:又称需水量（waｔer requireｍｅnt）, 指植物合成1克干物质所蒸腾消耗得水分克数。
蒸腾系数就是一个无量纲数，值越大说明植物需水量越多,水分利用率越低。
田间持水量（field mｏiｓｔure capacity）：指在地下水较深与排水良好得土地上充分灌水或降水后，允许水分充分下渗,并防止其水分蒸发,经过一定时间,土壤剖面所能维持得较稳定得土壤水含量（土水势或土壤水吸力达到一定数值)，就是大多数植物可利用得土壤水上限。
衬质势:生长点分生区得细胞、风干种子细胞得中心液泡未形成,其水分组分即衬质势。
束缚水:)被细胞内胶体颗粒或大分子吸附或存在于大分子结构空间,不能自由移动,具有较低得蒸汽压,在远离0℃以下得温度下结冰,不起溶剂作用,并似乎对生理过程就是无效得水。
蒸腾速率:就是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾得水量。
一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量得克数表示(g·m－2·h-１)。
内聚力学说:解释水分沿导管向上运输得内聚力学说得主要内容。
ﻫ灰分元素:亦称矿质元素。
当干燥得植物体经过充分燃烧后,会留下一些呈灰白色得残渣,这就就是所谓得灰分。
矿质元素以氧化物得形式存在于灰分中，将灰分进行化学分析，就会发现其中含有磷、钾、钙、镁、铁、钴等多种元素,通常将这些元素称为灰分元素。
离子拮抗：若在单盐溶液中加入少量其它盐类(不同族金属盐类）,单盐毒害现象就会消除,这种离子间能够互相消除毒害得现象,称离子拮抗。
单盐毒害：由于溶液中只含有一种金属离子而对植物起毒害作用得现象称为单盐毒害。
植物生理学名词解释重点
自由水：据离胶体颗粒或渗透调节物质远，不被吸附或受到别的吸附力很小而自由移动的水分。
束缚水：在细胞中被蛋白质等亲水大分子组成的胶体颗粒或渗透物质所吸附的不易自由移动的水分。
水分临界期：植物在生活周期中对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。
三羧酸循环：丙酮酸在有氧条件下进入线粒体，经过三羧酸循环等一系列物质转化，彻底氧化为水和CO2的循环过程。
氧化磷酸化：在生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传递到氧，伴随ATP合成酶催化，使ADP和磷酸合成A TP的过程。
P/O：是指氧化磷酸化中每消耗1mol氧时所消耗的无机磷酸摩尔数之比，是代表线粒体氧化磷酸化活力的重要指标。
末端氧化酶：处于生物氧化一系列反应的最末端，把电子传递给O2的酶。
代谢源：是制造或输出同化物质的组织、器官或部位。
代谢库：是消耗或贮藏同化物质的组织、器官或部位。
植物激素：在植物体内合成，通常从合成部位运往作用部位，对植物的生长发育产生显著调节作用的微量有机物，生长素IAA、赤霉素GA、脱落酸ABA、乙烯ETH、细胞分裂素CTK.植物生长物质：是调节植物生长发育的微量化学物质。
乙烯的三重反应：是指含微量乙烯的气体中，豌豆黄化幼苗上胚轴伸长生长受到抑制，增粗生长受到促进和上胚轴进行横向生长、抑制伸长生长，促进横向生长，促进增粗生长。
偏向生长：上部生长>下部生长春化作用：低温诱导植物开花的过程。
光周期现象：植物感受白天和黑夜相对长度的变化，而控制开花的现象。
临界夜长：短日照植物开花所需的最小暗期长度或长日照植物开花所需的最大暗器长度。
呼吸骤变：当呼吸成熟到一定程度时，呼吸速率首先降低，然后突然升高，最后又下降现象。
休眠：成熟种子在合适的萌发条件下仍不萌发的现象。
衰老：细胞器官或整个植物生理功能衰退，最终自然死亡的过程。
脱落：植物细胞组织或器官与植物体分离的过程。
抗逆性：植物的逆境的抵抗和忍耐能力。
避逆性：植物通过物理障碍或生理生化途径完全排除或部分排除逆境对植物体产生直接有害效应。
《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。
植物生理学名词解释
名词解释自由水:不被原生质胶体吸附的，能自由移动并起溶剂作用的水。
束缚水:被原生质胶粒紧密吸附的或存在于大分子结合空间的水，不能自由移动，也不起溶剂作用的水。
扩散: 以浓度为动力,物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动的现象。
集流：液体中成群的原子或分子在压力梯度作用下共同移动。
生理需水：直接满足植物生命活动的所需的水。
生态需水：通过改变栽培环境，特别是土壤条件，从而间接地对植物产生影响的水分。
水孔蛋白aquaporin, AQP是指细胞膜上能选择性地高效转运水分子的水通道蛋白。
水势：在相同温度、压力下，体系中水与纯水之间每mol体积水的自由能之差。
用ψw 表示，单位为帕（Pa）。
标准状态下，纯水水势=0。
渗透作用：osmosis以压力和浓度两者为动力,水分子透过半透膜从水势高的系统向水势低的系统移动的作用称渗透作用。
渗透势ψs，是由于溶质的存在而引起水的自由能下降的值，为负值，ψS＝-iCRT。
ψp：由于压力存在而增加的水势。
(在细胞中是细胞壁压力)一般压力势为正值，只有在特殊情况下如质壁分离时ψp=0，强烈蒸腾时ψp＜0。
ψm：(衬质势)：由于衬质存在而引起水势降低的数值。
一般为负值。
衬质：亲水层表面能吸附水的物质。
根压：是指植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力（叶片未展开时，是主要动力）。
主动吸水——由于根系生理活动而引起的吸水过程叫主动吸水。
被动吸水：由于枝叶蒸腾引起的根部吸水，叫被动吸水。
被动吸水是植物吸水的主要方式。
蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称为蒸腾拉力。
蒸腾拉力-内聚力-张力学说(内聚力学说):由于水的内聚力大于张力，还由于水与输导组织间有强的附着力，所以水柱不会中断而使水分向上运输。
蒸腾作用:水分以气态形式通过植物体表面散失到体外的过程。
蒸腾速率(蒸腾强度):单位时间单位叶面积蒸腾的水量。
蒸腾比率TR (蒸腾效率）表示指植物在一定生长期内所积累的干物质与蒸腾失水量之比。
植物生理学名词解释重点
植物生理学名词解释重点作者：邱小波转贴自：本站原创点击数：59901. 根压——植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力02. 蒸腾作用——水分通过植物体表面（如叶片等），以气体状态从体内散失到体外的现象03. 水分临界期——指在植物生长发育过程中对缺水最为敏感，最易受害的阶段04. 内聚力学说——以水分具有较大的内聚力保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说05. 矿质营养——植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为矿质营养06. 必需元素——指在植物营养生理上表现为直接的效果、如果缺乏时则植物生育发生障碍，不能完成生活史、以及去除时植物表现出专一的、可以预防和恢复的症状的一类元素07. 单盐毒害——溶液中只有一种金属离子对植物起有害作用的现象08. 离子对抗——在发生单盐毒害的溶液中，如加入少量其他金属离子来减弱或消除单盐毒害的作用叫离子对抗09. 平衡溶液——对植物生长有良好作用而无毒害作用的溶液10. 还原氨基化——还原氨直接使酮酸氨基化而形成相应氨基酸的过程11. 胞饮作用——物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程12. 通道蛋白——在细胞质膜上构成圆形孔道的内在蛋白13. 植物营养临界期——14. C3途径一一以RUBP为C02受体，C02固定后的最初产物为PGA的光合途径为C3途径15. 交换吸附——根部细胞在吸收离子的过程中，同时进行着离子的吸附与解吸附的过程，总有一部分离子被其它离子所置换，所以细胞吸附离子具有交换性质16. C4 途径——以PEP 为C02 受体，C02 固定后最的初产物是四碳双羧酸的光合途径为C4 途径。
17. 光系统——由不同的中心色素和一些天线色素、电子供体和电子受体组成的蛋白色素复合体。
18. 反应中心——由中心色素、原初电子供体及原初电子受体组成的具有电荷分离功能的色素蛋白复合体结构。
19. 荧光现象——叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象20. 磷光现象——当去掉光源后，叶绿素溶液和能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产生的光。
植物生理学第8章 植物的光形态建成ppt
蕨类植物丝状体发育为原叶体、真菌菌丝体类胡萝卜素的合成、一些海藻配子体发生及卵诱导等。
如莴苣、烟草和拟南芥的种子，喜光种子一般都比较小。
红光，叶绿体又与上表面垂直。 氨基酮戊酸脱水酶，NADPH-脱植基原叶绿素氧化还原酶，叶绿素a/b结合蛋白，铁氧还蛋白，光基因—32，3—磷酸甘油醛脱氢酶，
PEPcase
呼 吸 与 能 细胞色素C氧化酶，烯醇化酶，腺苷酸激酶，二 量代谢 磷酸果糖激酶，延胡索酸水合酶，葡萄糖—6—
磷酸脱氢酶，3—磷酸甘油醛脱氢酶，异柠檬酸 脱氢酶，苹果酸脱氢酶，抗坏血酸氧化酶，过氧 化氢酶，过氧化物酶
碳水化物 淀粉酶，α—半乳糖苷酶 代谢
续上表
脂类代谢：
脂氧合酶
氮及氨基酸代谢 蛋白质代谢：
当Pr吸收660nm红光后，就转变为Pfr， 而Pfr吸收730nm远红光后，会逆转为Pr。Pfr 是生理激活型，Pr是生理失活型。
光敏色素的吸收光谱
Pr生色团吸光后，导致生色团吡咯环D的C15 和C16之间的双键旋转，进行顺反异构化，这种变 化导致吡咯环构象发生变化。
远红光
当Pr转变为Pfr时，脱辅基蛋白也进行构 象变化，脱辅基蛋白氨基末端暴露在分子表 面，而Pfr则隐蔽在内部。
光敏色素生色团的结构以及与脱辅基蛋白肽链的连接
蛋光 白敏 质色 的素 合生 成色 与团 装与 配脱
辅 基
光敏色素生色团的生物合成是在黑暗条件下 进行。生色团在质体中合成后被运送到细胞质中， 与脱辅基蛋白质装配形成光敏色素结合蛋白。
（2）光敏色素的类型
光敏色素有两种类型：红光吸收型（Pr） 和远红光吸收型（Pfr）。二者光学特性不同， Pr 吸 收 高 峰 在 660nm， 而 Pfr的 吸 收 高 峰 在 730nm。
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。
植物生理思考题修改稿
14.哪些植物运动是生长性运动，哪些不是生长性运动？
第十章植物的生殖生理
名词解释
春化处理春化作用去春化作用再春化作用光周期诱导临界日长临界暗期
长日植物短日植物日中性植物单性结实呼吸跃变识别花粉的群体效应
问答题
1植物通过春化作用有哪些条件？
2设计一个试验，证明植物感受春化作用的部位是茎的生长点或正在细胞分裂的组织。
4植物体内的GA、CTK和ABA的生物合成有何联系？
5简述六大植物激素的主要生理作用。
6简述IAA与CTK、IAA与GA、GA与ABA、，乙烯与ABA在调控植物生理过程中各有什么相互关系。
7如何证明GA能诱导大麦糊粉层α-淀粉酶的形成？
8除六大激素外，植物体内还含有哪些显著调节植物生长发育的有活性的物质？它们有哪些主要的生理效应？
3设计一个试验，确定植物感受光周期的部位。
4设计一个试验，证明暗期比光期对植物的开花作用更重要。
5春化和光周期理论在农业生产中有哪些应用？
6简述植物激素对植物性别分化的影响。
7油料种子成熟时，脂肪代谢有何变化？
8果实成熟过程中呼吸速率有何变化？可能机理是什么。
9植物的成花包括哪三个阶段？
10．什么是光周期现象？举例说明植物的主要光周期类型。
11为什么说光敏色素参与了植物的成花诱导过程？它与植物成花之间有何关系？
12．试述柴拉轩“成花素假说”的观点。你从中得到什么启示？
13影响植物花器官形成的条件有哪些？
14影响花粉生活力的外界条件有哪些？
第十一章植物的衰老、脱落与休眠
名词解释
衰老老化休眠脱落
问答题
1植物衰老的特征是什么？
2植物衰老的原因。
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
植物生理学名词解释
植物生理学名词解释第一章1、衬质势：由于细胞胶体物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素等的亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值，以负值表示。
2、压力势：细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力，与此同时引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。
3、水势：每偏摩尔体积水的化学势差。
4、渗透势：由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而水势低于纯水的水势。
5、自由水：距离胶粒吸较远而可以自由流动的水分。
6、束缚水：靠近胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
7、质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部分移动，阻力小，所以这种移动方式速率快。
8、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。
9、根压:靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
10、共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体。
移动速率较慢。
11、内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，来解释水分上升的原因的学说。
12、气孔蒸腾：通过气孔的蒸腾。
13、蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
14、水孔蛋白：是一类具有选择性、高效运转水分的膜通道蛋白。
第二章1、矿质营养：植物对矿质元素的吸收、运输与童话的过程；2、胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。
3、交换吸附：根部细胞表面的正负离子与土壤中的正负离子进行交换，从而将土壤中的离子吸附到根部细胞表面的过程。
5、生物固氮：微生物自生或植物共生，，通过体内固氮酶的作用，将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。
6、诱导酶：植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。
第三章1、爱默生效应：两种波长的光协同作用而增加光合效率的现象；2、光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。
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在农业生产上，利用浅蓝色塑料薄膜低
温下育秧，比无色的好。因为其可大量透过 400-500nm波长的蓝紫光，使秧苗矮壮；同时 可吸收大量的 600nm 波长的橙光，使膜内温 度升高，有利秧苗生长。
2 光与营养生长
单子叶植物胚芽鞘迅速伸长、幼叶从胚芽鞘中抽 出、茎基部的分蘖等都与光敏色素的调节有关。 双子叶植物，胚轴破土伸出地之前，茎尖为钩状， 当出土后接受光照弯钩展开，黄化现象消失。
光可以抑制茎的伸长。因为植物生长快慢 与体内生长素含量有关，而光照尤其是蓝紫光 加快IAA氧化分解，使茎端生长素含量下降。 这是高山植物比平原植物生长矮的原因之一。 林业生产上适当增加种植密度以获得少分 枝、少结节的通直优质木材。
（3 ） 光化学转换 在一定波长的光照下，具有生理活性的 Pfr 浓度占光敏色素的总浓度（ Cptot=CPr+CPfr ） 的比例被称为光稳定平衡值，即Φ= CPfr /Cptot。 在自然条件下，决定植物光反应的 Φ值为
0.01-0.05时就可以引起显著的生理变化。
Pr 比较稳定， Pfr 不稳定。在黑暗条件下， Pfr会逆转为Pr，使Pfr浓度降低；Pfr也会被蛋 白酶降解。Pfr一旦形成，即和某些物质（X） 反应，生成 Pfr· X 复合物，经过一系列信号放 大和转变过程，产生可观察到的生理反应。
光敏色素的分布：黄化幼苗的光敏色素含 量比绿色幼苗多 20100 倍。禾本科植物胚芽 鞘的尖端、黄化豌豆幼苗的弯钩具有较多光敏 色素。一般分生组织中含有较多的光敏色素。
在黑暗中生长的植物，光敏色素以 Pr 形 式均匀地分散在细胞质中，而在照射红光后 Pr 即转化为 Pfr 并迅速地与质膜、内质网膜、 质体膜、线粒体膜等结合在一起。
光敏色素的吸收光谱
Pr 生色团吸光后，导致生色团吡咯环 D 的 C15 和 C16之间的双键旋转，进行顺反异构化，这种变 化导致吡咯环构象发生变化。
远红光
当 Pr转变为Pfr时，脱辅基蛋白也进行构
象变化，脱辅基蛋白氨基末端暴露在分子表 面，而Pfr则隐蔽在内部。 光敏色素蛋白质的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
植物的蓝光、近紫外光形态建பைடு நூலகம்反应是受
其光受体 调 节的 ， 称作 蓝 光 / 近 紫外光受体
(B/UV-A receptor)，简称蓝光受体。Gressel把
它命名为隐花色素（Cryptochrome）。
隐花色素作用光谱的高峰处在 450mm 左
右，所以常称隐花色素所起的作用为蓝光效应。
蓝光受体的目前倾向于认为是某种黄素蛋白。
第七章 植物的光形态建成
光是影响植物生长发育的最为重要外界条 件。它对植物的影响主要有两个方面： 第一，光是绿色植物光合作用所必需。 第二，光能调节植物整个生长和发育。 依赖光控制植物生长、发育和分化的过程， 称光形态建成(photomorphogenesis)。
植物光形态建成
光受体 (photoreceptor) ：一些微量的能感受 光信息，并把这些信号放大，使植物体能随外界 光条件的变化做出相应反应的物质。
光敏色素(photochrome)：感受红光-远红光 隐花色素(cryptochrome)：感受蓝光和近紫外光 UV-B受体(UV-receptor)：感受紫外B区域的光 光形态建成时需要的光能很少，比光补偿点 的能量低几个数量级。光作为信号影响植物的生 长发育，与光信号的有无及光的的性质有关。
第一节 光受体
棚田效应 (Tanada effect) ：离体绿豆根尖
在红光下诱导膜产生少量正电荷，所以能粘附
在带负电荷的玻璃表面，而远红光照射则逆转
这种粘附现象。
红光对膜电位的影响特别快，膜的快速超 极化可能是光敏色素和膜直接作用产生的。
Dreyer和Weisenseel（1979）发现，红光 诱导转板藻叶绿体运动：转板藻带状叶绿体的 宽面在黑暗中与细胞上表面是垂直的，从上面
第二节
光形态建成
一、光敏色素调节的反应类型 1 极低辐射度反应 极低辐射度反应可被1～100 nmol/m2的光 诱导，在 Φ值仅为 0.02 时就可满足反应。如燕 麦胚芽鞘的伸长，拟南芥种子的萌发。
2 低辐射度反应 低辐射度反应可被 1 ～ 1000μmol/m2 的闪 光所诱导，是典型的红光－远红光反应。如莴 苣种子的萌发和转板藻叶绿体运动.
3 高辐射度反应 高辐射度反应需要持续的强光照射，光照 时间愈长，反应程度愈大，红光反应不能被远 红光逆转。如双子叶植物的花色素苷的形成、 芥菜幼苗下胚轴的延长、天仙子开花的诱导、 莴苣胚芽弯钩的张开等。
二、光形态建成的实例
1 光与种子萌发 种子萌发过程中有的需要光的种子叫需光 种子，又称喜光种子。如莴苣、烟草和拟南芥 的种子，喜光种子一般都比较小。
光形态建成过程中基因活化的3个步骤
二、隐花色素
上个世纪 70年代以来，人们发现可见光谱 中的短波光如蓝光和近紫外光也调控着植物的 许多生长发育过程。
如高等植物的向光性反应，气孔的开启， 叶绿体的分化和运动、茎伸长的抑制等；蕨类 植物丝状体发育为原叶体、真菌菌丝体类胡萝 卜素的合成、一些海藻配子体发生及卵诱导等。
（1） 化学性质
光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白二聚 体，每个单体均由生色团和脱辅基蛋白质组成。
生色团是一个长链状的4个吡咯环，它以硫醚键 结合到120~127 kDa多肽端的半胱氨酸残基上。
光敏色素生色团的结构以及与脱辅基蛋白肽链的连接
蛋光 白敏 质色 的素 合生 成色 与团 装与 配脱 辅 基
*在26℃下，连续的以1min的R和4min的FR曝光
1959年同一研究小组的 Butler等研制出双 波长分光光度计发现幼苗经红光照射后，其红 光区域吸收减少，而远红光区域的吸收增加； 反之，照射远红光后，其远红光区域吸收减少， 而红光区域吸收增加，这种吸收光谱可以多次 可逆的变化。
提出，吸收红光和远红光并且可以互相转 化的光受体是具有两种存在形式的单一色素。 在 1960 年 Borthwick 等将这种色素成功分 离并命名为光敏色素(phytochrome)。其红光吸 收形式为Pr，远红光吸收形式为Pfr。
3 光敏色素的生理作用 Pfr· X复合物，引起一系列生理生化反应， 最终表现为光形态建成。 与光敏色素有关的生理生化反应非常广 泛，包括种子萌发、幼苗的生长和发育、茎 和叶的伸长、根和叶原基的分化、膜电势、 叶的运动和节律现象等。
1.种子萌发 2.弯钩张开 3.节间延长
6.小叶运动 7.膜透性 8.向光敏感性
蛋白质代谢： 核酸代谢
核糖核酸酶Ⅱ，RNA核苷酸转移酶，三磷酸核 苷酶 次生代谢： 苯基苯乙烯酮异构酶，苯基苯乙烯酮合成酶， 肉桂酸羧化酶，苯丙氨酸氨基裂解酶 激素代谢与生长 吲哚乙酸氧化酶，羧甲基戊二酰—CoA还原酶， 发育： 精氨酸脱羧酶
4 光敏色素的作用机理
（1）膜假说
膜假说由 Hendricks 和 Borthwick 在 1967 年 提出，认为光敏色素的活跃形式 Pfr 直接与膜 发生物理作用，通过改变膜的特性或功能参与 光形态建成。
黄花豌豆幼苗中光敏色素的分布
光敏色素在高等植物体内至少有两种类
型：一种在黄化幼苗中含量高，在光下不稳
定，被称为黄化组织光敏色素或光不稳定光
敏色素或phyⅠ，它的吸收峰在666 nm。
在绿色组织中为主，光下相对稳定被称
为绿色组织光敏色素或光稳定光敏色素或 phyⅡ，phyⅡ的吸收峰为652nm。
2 光敏色素的化学性质及光化学转换
有的种子萌发时对光不敏感，不需要光， 称为需暗种子。较大的种子一般是需暗种子。 有些种子的萌发被光照抑制，称为嫌光种 子，如黑种草属植物和西瓜属植物的种子。
红光照射后形成光敏色素的活性形式Pfr， 引起GA、细胞分裂素合成，或破坏ABA，从而 破除种子的休眠，促进种子萌发。
例如需光种子的萌发也可用 GA促使其萌发。
光敏色素生色团的生物合成是在黑暗条件下 进行。生色团在质体中合成后被运送到细胞质中， 与脱辅基蛋白质装配形成光敏色素结合蛋白。
（2）光敏色素的类型
光敏色素有两种类型：红光吸收型（ Pr ） 和远红光吸收型（Pfr）。二者光学特性不同， Pr 吸 收 高 峰 在 660nm ， 而 Pfr 的 吸 收 高 峰 在 730nm。 当 Pr 吸收 660nm 红光后，就转变为 Pfr ， 而Pfr吸收730nm远红光后，会逆转为Pr。Pfr 是生理激活型，Pr是生理失活型。
照射红光 30s 后，细胞内 Ca2+ 增加 10 倍，叶绿
体的宽面就平行于细胞上表面，再照射 30s 远
红光，叶绿体又与上表面垂直。
信号传递链：红光 → Pfr 增多 → 跨膜 Ca2+ 流动 → 细胞质中 Ca2+ 增加 → CaM 活化 → 肌球 蛋白轻链激酶活化 → 肌动球蛋白收缩运动 →
端与信号转导有关。
在拟南芥中克隆了5个脱辅基蛋白质基因， 分 别 为 PHYA 、 PHYB 、 PHYC 、 PHYD 和 PHYE。PHYA编码phyⅠ光敏色素，而其他4
种基因编码phyⅡ光敏色素。
PHYA 的表达受光的负调节，在光下其 mRNA的合成受到抑制。而其余4种基因表达 不受光的影响，属于组成性表达。
一、光敏色素
1 光敏色素的发现和分布 19351937 年 Flint 等在研究光质对莴苣种 子萌发的影响时，促进莴苣种子萌发最有效的 光是在红光区域（600700nm），而抑制莴苣 种子萌发的光是在远红光区域（720740nm）。
19461960植物学家Borthwick和物理化
学家 Hendricks 在美国马里兰州 Beltsville 美 国农业部实验室装置了大型光谱仪，更精确 地发现促进莴苣种子萌发最有效的光是波长 约为660nm的红光，抑制其萌发最有效的光