当前课程知识点:普通生物学 > 第三章 高等植物体的结构与功能 > 第五节 植物生长发育的调控 > 3.5.10 光敏色素
20世纪40年代
有两位学者呢
用不同波长的单色光
照射短日照植物和长日照植物
得到了不同的结果
他们的实验是这样做的
请看这张示意图
这幅图的上方
代表的是短日长夜植物
下方代表的是长日短夜植物
黄色代表的是光照期的长度
黑色代表的是暗期的长度
中间这条虚线代表的是临界暗期
对于长夜植物来讲
只有暗期
比临界暗期更长的情况下
植物才会开花
而对于短夜植物来讲
只有在满足暗期的时间
比临界暗期更短的条件下
植物才会开花
但是如果在暗期
植物被红光照射之后呢
长夜植物就不开花了
而短夜植物却开花了
这是为什么呢
因为暗期被红光照射打断了
变短了
尽管暗期总的时长
比临界暗期要长
但是最后的结果呢
却与短夜处理的效果是一样的
如果改变照射条件
先用红光照射
再用远红光照射
结果就与长夜处理的效果一样了
仿佛暗期没有被打断似的
长夜植物开花
短夜植物不开花
如果第一次用红光
第二次用远红光
第三次再用红光照射
结果与单独用红光照射的效果是一样的
如果先后用红光、
远红光、红光、远红光照射4次
结果与第四种处理的结果是一样的
通过对比
就可以发现一个规律
在其他条件相同的情况下
不管照射几次
最终植物是否开花
取决于最后一次光照的类型
如果最后一次是用红光照射
那么
长夜植物就不开花
短夜植物会开花
如果最后一次用远红光照射
结果正好相反
长夜植物开花
短夜植物不开花
仿佛远红光
可以消除红光照射的影响
由此推测
红光
远红光
对光周期反应的影响是可逆的
于是他们就推测
在植物体内存在一种
可以感知光周期变化的分子
这个分子可能有两种存在形式
而且两者之间是可以相互转换的
这种分子就是光敏色素
光敏色素
是一种接收光周期信号的色素蛋白
可以看做是光的受体
它传递的是信息
感受红光和远红光区域的光
它不是植物激素
光敏色素是由两个亚基组成的二聚体
每个亚基都有两个组成成分
包括生色团和脱辅基蛋白
生色团是由
排成直链的4个吡咯环构成
具有独特的吸光特性
通过共价键与蛋白质部分相连
脱辅基蛋白包括了泛素结合位点
蛋白结合位点
蛋白激酶结构域
当生色基团对光做出反应的时候
蛋白的构象会发生改变
从而影响
光敏色素与其它蛋白结合的能力
从而启动不同的信号转导过程
脱辅基蛋白是由多基因家族编码的
比如说拟南芥
至少就存在有5个基因
它们所编码的产物
与生色团结合
形成了5种光敏色素
这五种光敏色素
分别执行不同的生理功能
脱辅基蛋白的作用就是
启动光敏感基因的表达
植物是如何测知
昼夜的长短的呢
已经知道
光敏色素有两种存在形式
一种是PFR形式
一种是PR形式
推测
光敏色素这两种形式的互相转换
正是植物
感知
白日或黑夜的机制
这是光敏色素的吸收光谱
可以看到
Pfr的最大吸收峰是在730nm
Pr的最大吸收峰是660nm
在白天
当红光和红外光
两种光波同时存在时
红光的效应压倒了红外光的效应
光敏色素就吸收红光
从Pr形式转变成Pfr形式
所以呢
白天主要是Pfr形式
这是一种有活性的形式
到夜晚呢
Pfr或者是被破坏
或者又转变成Pr形式
又恢复到非活性状态
所以
植物的生物钟
感知的时间就是从
Pfr转变为Pr
也就是日落
到Pr转变成Pfr也就是日出
之间的这个时间
恰好与一天的昼夜变化同步
已有的研究表明
光敏色素对成花的作用呢
与Pr和Pfr型之间的
相互转变有关系
Pfr与Pr比值比较低
有利于
短日植物开花刺激物的形成
Pfr与Pr比值比较高呢
有利于
长日植物开花刺激物的形成
如果黑夜过长
Pfr转变为Pr或者是衰败
那么开花刺激物的形成就会受阻
就不能够开花
关于光敏色素与成花之间的关系呢
详细的机制还不是特别清楚
依然是处于研究当中
这里还需要说明一点
光周期诱导
所需要的光周期处理天数
会因为植物种类不同
而有所差异
也会随着植物的年龄
以及环境条件
特别是温度
光强度以及
日照的长度而有所不同
那么光敏色素作用的机制是什么呢
它是通过
启动光敏感基因的表达
来发挥作用的
有两种方式
第一种呢
Pr形式是主要存在于细胞质中
当Pr接受红光转变成Pfr之后呢
会进入细胞核内
与光敏感基因的转录因子结合
形成转录复合体
从而启动光敏感的基因的表达
辅基蛋白上的结合位点呢
与转录因子相互作用
是非常重要的
第二种方式呢
当Pr吸收红光转变为Pfr之后
辅基蛋白的激酶域
自磷酸化
脱辅基蛋白的Ser
或者是蛋白的N端
然后入核
这个磷酸化启动了
信号的级联反应
通过经典的信号转导通路
激活转录因子
导致光调节基因的转录
总之
Pfr是通过启动不同基因的转录
翻译形成了特殊的蛋白质
从而发挥不同的生理功能
光敏色素呢
几乎存在于高等植物的所有部分
根、茎、叶、花
果实和种子中
都存在有光敏色素
只不过呢
在分生组织中含量比较高
光敏色素的作用
是接收光信号
并将这个信息传递到胞内
启动特定基因的转录
翻译产生不同的蛋白质
发挥不同的生理功能
Pr与Pfr型之间的转换
不仅会影响植物的开花
还会影响种子的萌发
茎的伸长生长
块茎和块根的形成等等
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
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-第三节 真核细胞的结构
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-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
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-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
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-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
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-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
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-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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