植物光受体分子生物学研究进展

植

物

光

受

体分

子

生

物

学研

究

进展

倪

俊

霞

,

严

学

兵

,

王

成

章

,

吴

鹏举

(

河

南农

业

大

学

牧

医

工程

学

院

,

河南

郑

州

45

0

002

)

摘

要

:

光对植

物

的生长发

育

具有重

要

的

调

控作

用

,

植

物

具有极其精细

的

光感受系

统

。

植物的光受

体

作为

接

受

光的蛋

白

质

,

调控着高

等

植物的

许

多

分

子

、

细胞及发

育

反

应

。

目

前

已知至少存

在

5

类光受

体

:

光敏色

素

、

隐

花色素

、

向光

素

、

Z

T

L

s

家族

和

U

V

2

B

受

体

。

主要综

述

植物光受

体

的结

构

、

理化性

质

、

生物

学

功

能

、

信

号

转

导及其分

子

生物学

研

究进展

,

探讨

光

受体之

间

及信号

转

导在植

物

发育

中的

作

用及光诱

发

植物作出

反

应的

分

子

机制

。

关

键词

:

光敏

色

素

;

隐

花色素

;

向光素

;

Z

T

L

s

家

族

;

U

V

2

B

受体

;

信

号

转导

中

图分类号

:

Q

9

4

6

文献

标

识码

:

A

文

章编号

:

1

0

0

1

2

0

6

2

9

(

2

01

0

)

0

7

2

00

9

4

2

1

1

3

光对植物

的

生长发育

具

有重要的

调

控作用

。

植

物

在

长期的进

化

过程中

,

形成

了

极其精细的

、

完善

的

光

感受系统

;

植

物

可以感受

光

的有无

、

光的方向

和

质

量

、

光

的强度

和

光周期的

长

度

,

以

便更好地适

应

环

境

[

1

2

3

]

。

植

物接

收光信

号主

要

是由

不

同于

光

合作

用的捕光

色

素的光受体

(

p

h

o

t

o

r

e

c

e

p

t

o

r

)

来

实

现

的

[

4

]

。

正是

通

过这

些

光受

体

,

光

才能

与

植物

内

源

的

发育程序

相

互作用

,

调节

相

关基因的

表

达

。

目

前已

知

至少

存

在

4

类

光受

体

:

1

)

光

敏色

素

(

p

h

y

t

o

c

h

r

o

m

e

,

p

h

y

)

,

主

要

感

受

红

光

(

6

2

0



7

0

0

n

m

)

和

远

红光

(

7

00



8

0

0

n

m

)

[

1

]

。

2

)

蓝光

受

体

,

主

要

是

隐花色素

(

c

r

y

p

t

o

c

h

r

o

me

,

c

r

y

)

感受

蓝

光和

近

紫

外

光

区

域的

光

U

V

2

A

(

3

2

0



3

8

0

n

m

)

;

向

光

素

(

p

h

o

t

o

t

r

o

p

i

n

,

p

h

o

t

)

,

感

受

蓝

光

(

3

8

0



5

0

0

n

m

)

[

5

]

。

3

)

吸收蓝绿

光

的

Z

T

L

S

(

Z

e

i

t

l

u

p

e

s

)

家

族

,

主

要

感受

蓝

绿

光

(

4

5

0



5

2

0

n

m

)

[

6

]

。

4

)

未

鉴定

的

U

V

2

B

受体

,

感

受

紫

外

光

B

区

域

的

光

(

波

长

28

0



32

0

n

m

)

[

7

]

。

目

前

已

知

,

在

细

菌

、

藻

类

、

真

菌

、

苔

藓

、

蕨类

、

裸子

植

物和被

子

植物

中都

存

在光敏色素

基

因

家

族

。

而

隐

花

色

素

基

因

家

族

不

仅

存

在

于

细

菌

、

真

菌

、

苔

藓

、

蕨

类

和被

子

植

物

,

还

存

在

于

动

物

(

包括哺

乳

动

物

和

人

)

中

;

向光素

则

在细

菌

、

苔

藓

、

蕨

类

和被

子

植

物中存在

[

8

2

9

]

。

植

物

和真

菌

的许

多

反

应

都受蓝光

和

紫外光

(

U

V

)

调

控

[

1

0

]

。

光敏色

素

、

隐花

色素

和

向光

素

都是由

光吸

收

色

素

即发

色

团

(

c

h

r

o

m

o

p

h

o

r

e

)

以

及

与之

结

合的

蛋

白组成

。

每

个

光

受体的

光

谱敏

感

性

,

依赖

于

其

发

色团

吸

收不

同

波

长

的能

力

,

即

依赖

于

发色

团

的

吸

收谱

(

a

b

s

o

r

p

t

i

o

n

s

p

e

c

t

r

u

m

)

[

4

]

。

这些

分别

接

受

光

质

、

光

量

、

光

照

时间和

光

照方

向

的变

化

,

经

过

信

号

转换

、

传递

、

放大

和

选择调控

,

引起

不

同的反应

,

使

植物

适

应

光

环

境

的

变

化

,

完

成

植

物

的

生

长

发

育

[

1

0

]

。

1

光敏

色

素

光

敏色素

的

生

理作

用

甚为

广

泛

,

它

影

响

植

物

一

生

的形

态

建

成

,

从

种子

萌

发到

开

花

、

结

果

及

衰

老

。

19

5

9

年

B

u

t

l

e

r

等

[

1

1

]

用双

波长

分

光光

度

计

观

测到对

黄化

玉

米

(

Z

e

a

m

a

y

s

)

幼

芽或其

蛋

白

提

取

液

照

射

红光后

,

在

R

L

区的

吸

收减

少

,

远红

光

区

的

吸收

增

加

;

而

照射远红

光

后

R

L

区的

吸

收增

加

,

在

F

R

区

的

吸

收

减

少

。

这

种

吸

收

差

异

的

光

谱

变

化

,

可

以

反

复发

生

多

次

。

次

年

4

月

H

a

r

r

y

B

o

r

t

h

wi

c

k

和物

理

化学家

S

t

e

r

l

i

n

g

B

r

o

w

m

H

e

nd

r

i

c

k

s

把这种

吸收

红

光

、

远

红

光可

逆

转换

的

色素

命

名为

光

敏

色

素

。

光

敏色素的

发

现是植物

光

形态建成

研

究的里

程

碑

[

1

2

]

,

是

植

物

体

内

最重

要

的

、

研究

最

为

深

入

的

一种

光

受

体

[

1

0

]

。

3

收

稿

日期

:

200

9

2

0

7

2

1

9

基

金

项目

:

现

代

农

业

产业

技

术

体

系

建设

专

项

资

金

;

国

家

自

然

科

学

基金

(

307

7

1527

)

作

者

简介

:

倪

俊

霞

(

1

98

3

2

)

,

女

,

河南

濮

阳

人

,

在

读

硕

士

生

,

研

究

方

向为

草

业

科

学

。

E

(!)

ma

il

:

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i

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200

4

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16

3

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信

作者

:

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*

兵

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il

:

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1

6

3

.

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o

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网址: 植物光受体分子生物学研究进展 https://www.huajiangbk.com/newsview595762.html