第九章光形态建成课件.ppt

一、膜假说 膜假说建立在快反应之上。 反应迅速，以分秒计。 如含羞草、合欢叶片运动 转板藻叶绿体运动 棚田效应（Tanada effect）。 绿豆根尖 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 32/47 膜假说认为光敏色素可迅速改变膜的透性。 红光对膜电位的影响特别快： 燕麦根表面，照光后4.5s就可记录到膜的超极化； 巨藻，照光后1.7s就发生去极化反应。 如此快速的反应有可能是光敏色素和膜直接作用产生的。 33/47 光敏色素调节雨树小叶运动 光激活或抑制叶枕内、外两侧细胞的质子泵，或调节质膜上的K+通道，从而调节K+进出细胞，使渗透势发生改变，导致细胞体积的变化而使小叶合拢。 34/47 光敏色素影响转板藻叶绿体运动的可能机制 照射红光后30 min，45Ca2+积累速度增加 2－10倍，跟着照射 30s远红光，这个效应就全部逆转。由于植物体内有肌动球蛋白、钙调素等，有些科学家提出转板藻受光照射后到生理反应要经过下列信号转导的途径： 35/47 二、基因调节假说 基因调节假说建立在慢反应之上。 慢反应是指光量子通过光敏色素调节生长发育的速度，包括酶诱导和蛋白质合成，反应缓慢，以小时和天数计，例如，红光促进莴苣种子萌发和诱导白芥幼苗弯钩张开等。 36/47 基因调节假说的可能方式 光信号经过传递、放大，通过激活转录因子，活化或抑制某些特定基因，使转录出单股mRNA的速度发生改变，mRNA翻译成特殊蛋白质（酶），最后表现出形态建成。 37/47 38/47 已知有多种酶是受光敏色素调控的。例如 与光合作用和叶绿素形成有关的Rubisco的小亚基，叶绿素a／b脱辅基蛋白，转酮醇酶等； 与核酸和蛋白质代谢有关的RNA聚合酶，核糖核酸酶等； 与中间代谢有关的NAD激酶，脂肪氧化酶，抗坏血酸氧化酶，淀粉酶，硝酸还原酶等； 与次生产物合成有关的苯丙氨酸解氨酶，桂皮酸羟化酶等。 39/47 三、光敏色素引起生理反应的可能途径 40/47 第五节 蓝光和紫外光反应 植物和真菌的许多反应都受蓝光（B）和紫外光（UV）调控。 UV又可分为UV－C（200－280nm），UV－B（280－320 nm）和 UV－A（320－400 nm）。 UV－B的一部分和UV－A可穿过大气层到达地面。臭氧层变薄会导致地球上UV－B辐射的增加，会给植物的生长和作物产量带来影响。 41/47 近紫外光通常指波长长于300 nm的紫外光。 一般来讲，蓝光反应的有效波长是蓝光和近紫外光，蓝光受体也叫做蓝光／近紫外光受体（blue／UV－A receptor）或隐花色素（cryptochrome）。 42/47 一、蓝光反应 藻类、真菌、蕨类和种子植物都有蓝光反应。 萱藻平面生长 萱藻丝状生长 作用光谱 43/47 高等植物受蓝光／近紫外光调节的反应主要有向光性，抑制幼茎伸长，刺激气孔张开和调节基因表达等。蓝光反应的作用光谱特征在400－500 nm区域内呈“三指”状态，这是区别蓝光反应与其他光反应的标准。 蓝光引起燕麦芽鞘向光性的作用光谱 44/47 二、紫外光－B反应 紫外光－B对植物的整个生长发育和代谢都有影响，其受体还不清楚。 一些作物如小麦、大豆、玉米等在紫外光－B照射下，植株矮化，叶面积减小，干物质积累下降。 紫外光－B使大豆的某些品种光合作用下降，主要引起气孔关闭，叶绿体结构破坏，叶绿素及类胡萝卜素含量下降，Hill反应下降，光系统Ⅱ电子传递受影响等。 45/47 紫外光－B照射还引起类黄酮、花色素苷等色素合成增加，这些抗紫外光色素的形成也是植物对免受紫外光伤害的一种保护反应。 UV-B诱导鸡冠花愈伤组织花色素苷积累 46/47 WL RL BL Dark 47/47 * * 1952年，美国农业部马里兰州贝尔茨维尔（Beltsville）农业研究中心的Borthwick和Hendricks以大型光谱仪将白光分离成单色光，处理莴苣种子，发现红光（red light）促进种子发芽，而远红光（far－red light）逆转这个过程。 * * * * 叶片含有叶绿素而吸收红光，透过或反射远红光。当植物受到周围植物的遮荫时，R∶FR值变小 * 棚田效应指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 * 第九章 光形态建成 光形态建成（photomorphogenesis）：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，亦即光控制发育的过程。 暗形态建成（skotomorphogenesis）：暗中生长的植物表现出各种黄