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课程 光敏色素在光形态建成中的作用 题 目： 院 系： 生命科学学院 专 业： 生物技术 班 级： 2016 级 姓 名： 邢旭阳 学 号： 1604215139 2018 年 1 月 1 日 光敏色素在光形态建成中的作用 邢旭阳 摘 要 光敏色素作为植物体内的一种光受体,在植物的光形态建成过程中意义 。 本文对光敏色素的 特性、生理功能、作用方式及 表达调控等方面的研究作系统的总 结。 光敏色素 光受体 光形态建成 由于植物是一种固定生长的生物,因此,周围的环境(如光、温度、水分等)对 其生长的发育起着非常重要的作用。其中,光对植物的作用最重要。不同的光质、 光强及辐照度的变化都可以调节植物的生长和发育。在植物的光反应中, 目前发 现的光受体有四种：光敏色素(Phytochrome) 、隐花色素(Cryptochrome) 、UV-A 受体和UV-B 受体,而光敏色素对植物的影响作用最为明显,对它研究得也较为清 楚,它在光调节植物 萌发、幼苗生长、茎的伸长、子叶伸展直至开花控制等 都起着关键性的作用。 一、光敏色素 及其 自1959 年发现光敏色素以来,人们就开始对其 结构进行了研究。早期的 研究发现,它是由线状排列的四个吡咯环(生色团 chromophore)与一个蛋白质以硫 醚键相连的色素蛋白复合体,而这个蛋白质是由两个 量在 120-127KD 的多肽 聚合而成。而且,人们也通过研究发现,光敏色素都是以两种不同的形式存在的, 即红光吸收型Pr)和远红光吸收型(Pfr),Pfr 是生理激活型,其最大吸收峰在730nm 左右,而Pr 是生理失活型,其最大吸收峰在660nm 左右,并且这两种形式的光敏色 素是可以相互转变的,它们的转变是生色团异构化的结果。近年来,人们利用免疫 学、 生物学及生物突变技术等研究表明,不同种类的光敏色素蛋白是由不同 的 编码而成的。在拟南芥(Arabidopsis thaliana) 中,编码光敏色素的蛋白 有五种(phyA, phyB, phyC,phyD,phyE) 。被子植物的光敏色素 是以 形式存 在的,其中对拟南芥的五种光敏色素 研究得较为清楚。同时,Sharrock 等也测 定了拟南芥中phyA,phyB,phyC 的cDNA 顺序。随后,Clark 等又于1994 年测定了 后两种phyD 和phyE 的cDNA 顺序。拟南芥的phyA 在黄化幼苗中含量非 常丰富,但很容易被降解,而phyB,phyC,phyD,phyE 的含量很少,并且对光很稳定。 Pratt 等对番茄(Lycopersicon esculentum) 的phy 研究表明,其中也含有5 种phy ,其中的4 种与拟南芥对应相似,还有一种新的phyF 。Alba 的研究表明,番茄 的phyF 和拟南芥的phyC 是同源的。因此,童哲曾提出,phy 与植物种类的进 化有关。而且,Alba 认为,不同种类的phy 其进化速率也是不一样的,其中phyC 和phyE 的进化速率是phyA 和phyB 的1.33 倍,这说明,phyA 和phyB 是 比较保守的, 同时,Kretsch 利用突变技术的实验也证明了这一点。最近,Park[7]