高中生物竞赛光形态建成一、要点提示光是重要的环境因子,植物从种子萌发、营养生长、开花结果、衰老和脱落的整个生长发育过程都受到光的调节和控制。
光提供的太阳光能,使叶绿体得以进行光合作用,将简单有机物转变为复杂有机物;不同波长的光(也称为不同光质的光)还作为信号,使植物感受环境的变化而得以进行适应性生长和发育,完成生活史。
与光合作用相比,光作为信号所需要的能量要小得多。
不同光质的光由不同的光受体介导而引发光的信号转导途径,将外界光质、光强以及照光方向等信息传达到细胞、组织和器官,最终使植物调整生理生化反应和形态的变化。
已知的光受体有3类:光敏色素、隐花色素和向光素、UV-B受体。
它们分别介导红光-远红光、蓝光/UV-A和UV-B反应。
目前对前两类受体的化学本质、分子结构以及信号转导可能的方式都有深入的研究,而对UV-B受体的研究相对薄弱。
光敏色素和蓝光/UV-A受体都是色素蛋白。
色素部分感受光的变化发生构象变化,带动蛋白的氨基酸构型发生变化,引发信号转导途径的开始。
光敏色素属于苏氨酸/丝氨酸激酶。
当红光吸收型(Pr)生色团感受红光刺激转变为远红光吸收型(Pfr)后,蛋白部分的激酶区域被活化,使下游的X组分发生磷酸化而改变活性,向下传递信号。
从拟南芥突变体的研究已经获得了不少X组分及其下游的信号转导组分。
编码光敏色素脱辅基蛋白的基因是一个多基因家族,在拟南芥中有5个基因,分别编码PHYA、PHYB、PHYC、PHYD和PHYE。
在去黄化反应中,PHYA见光易降解,负责持续的远红光反应,而PHYB在光下稳定存在,负责持续的红光反应。
不同的光敏色素对于调节不同的光形态建成反应有重要作用。
隐花色素的生色团是黄素类物质,编码脱辅基蛋白的基因在拟南芥有2个,蕨类和苔藓有5个。
向光素的生色团也是黄素类物质,编码蛋白的基因在拟南芥有2个。
光敏色素的脱辅基蛋白本身也二、术语解释暗形态建成(skotomorphogenesis):暗中生长的植物幼苗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,不能展开。