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维普资讯 134 植物生理学通讯 第42卷 第 1期，2006年2月 植物的光敏色素与光信号转导 周波 李玉花 东北林业大学花卉生物工程研究所，哈尔滨 150040 PhytochromeandLightSignalTransductioninPlants ZHOU Bo，LIYu．Hua ResearchInstituteofFlowerBiotechnology，NortheastForestryUniversity，Harbin15004~China 提要 介绍了近年来植物光敏色素与光信号转导的研究进展。 关键词 光；光敏色素；光信号转导 光作为一种环境信号，对植物的生长发育有 不迅速降解，但它们会经历迅速的暗转换，成为 广泛的调节作用，植物能感受光的方向、波长、 Pr形式(Eichenberg等2000)。研究拟南芥中光敏 照度 以及周期。至少有 3类主要的光受体参与光 色素家族基因功能的结果表明：phyA和phyB作 信号的感知：光敏色素(phytochrome，phy)主要吸 用最著，而phyD、phyE和phyC与phyB在功能 收红光和远红光，波长范围600～750am；隐花 上有重叠(Franklin等2003；Monte等2003)。phyA 色素(cryptochrome，cry)~趋光素(phototropin，phot) 可以感受 日照长度的变化 ，使拟南芥提前开花 感受蓝光和紫外光A (UVA)，波长范围320-500 (Yanovsky和Kay2002)，这看似是在植物发育后 am：还有一类是未确定的UV．B受体，吸收紫外 期起作用，但也参与植物早期发育时蓝光下子叶 光B (Uv．B)，波长范围282～320am (Briggs和 胚轴伸长受抑制过程(Whitelam等 1993)。phyB是 Olney2001)。由光敏色素感受环境光信号并参与 响应红光调节去黄化反应的最主要的光受体，其 控制的反应有种子萌芽、幼苗形成、光合系统的 它光敏色素受体也参与这一反应(Franklin等2003； 建立、开花时间、芽冬眠以及相邻竞争等(童哲 Monte等2003)。 1998；Smith2000)，越来越多的参与光敏色素介 光敏色素的分子结构决定了它的功能，而功 导的光信号转导因子得到成功分离和鉴定。本文 能是结构的反映。从化学本质来看，phy为色素 介绍近年来光敏色素信号转导机制的研究进展 。 蛋 白结构，色素即其发色团，为四吡咯环，与 1光敏色素及其启动光信号的转导 脱辅基蛋白以共价键相连，发色团负责吸收光。 光敏色素至少存在 2种类型：类型I和类型 从分子本身来看，功能光敏色素是由2个分子量 II(张鸿明等2003)。作为拟南芥中光敏色素的 为 125kDa多肽组成的二聚体：一个为70kDa的 phyA．phyE是 目前研究最为清楚的一类光受体(童 N末端结构域，与感光的发色团相连；一个为55 哲等2000)。细胞中phy以两种较稳定的状态存 kDa的C末端结构域，与激酶相连，在 自然状态 在：一种为红光吸收型(Pr， 为660am)，另 下通过C端氨基酸残基聚合成二聚体。缺失突变 一 种为远红光吸收型(Pfr， 为730nm)。phy对 体分析时发现，phyA有3个亚结构域：N末端的 植物生长发育的调节主要是通过调节基因表达而实 52个氨基酸负责调节phyA对持续远红光专一I生反 现的。由于phy调节的反应有3类(Smith2000)， 应；53-6l6氨基酸构成的亚结构域连接发色团， 因此不同植物基因表达对光量子强度的反应就比较 复杂。phyA依光存在，在吸收红光转化成有活 收稿 2005．05．17 修定 2005．11．14 性的Pfr形式后会经历迅速的蛋 白质水解过程；而 资助 国家 自然科学基金主任草金 和面上项 目