光敏色素是一種存在于植物當(dāng)中的元素,一般分布在各種子午的根尖部位比較多,大多數(shù)的光敏色素只有在黑暗中才能夠合成,有的在光亮處和黑暗處都可以合法,這樣就區(qū)分了光敏色素的兩種類型。光敏色素在植物成長的過程中起著很重要的作用,具體的大家可以來了解下。
一、光敏色素
吸收紅光-遠(yuǎn)紅光可逆轉(zhuǎn)換的光受體(色素蛋白質(zhì)),稱之為光敏色素(phytochrome)。
光敏色素分布在植物各個器官中,黃化幼苗的光敏色素含量比綠色幼苗多20~100倍。禾本科植物的胚芽鞘尖端、黃化豌豆幼苗的彎鉤、各種植物的分生組織和根尖等部分的光敏色素含量較多。一般來說,蛋白質(zhì)豐富的分生組織中含有較多的光敏色素。在細(xì)胞中,胞質(zhì)溶膠和細(xì)胞核中都有光敏色素。
二、類型
光敏色素在植物體內(nèi)至少存在兩種類型(Furuya,1993):一種在黃化幼苗中含量較高,在黑暗中才能合成,而在光下不穩(wěn)定,成為黃化組織光敏色素(etiolate tissue phytochome,Phy Ⅰ),它的吸收峰在666nm;另一種以綠色組織為主,在光下相對穩(wěn)定,且在光下和暗中均可合成,稱為綠色組織光敏色素(green tissue phytochome,PhyⅡ),吸收峰652nm。分子生物學(xué)實驗表明,被子植物中存在光敏色素基因(稱作PHY)家族。例如玉米的PHY數(shù)目2~4個,燕麥的PHY數(shù)超過4個。在擬南芥幼苗中發(fā)現(xiàn)了5種不同的光敏色素基因,分別被命名為PHYA、PHYB、PHYC、PHYD、PHYE。其中PHYA編碼的蛋白phyA屬PhyⅠ型光敏色素,接收波長700~750nm連續(xù)遠(yuǎn)紅光,對光不穩(wěn)定,在光下,其mRNA的活性受到抑制。其余四種基因編碼的蛋白phyB、phyC、phyD、phyE屬光敏PhyⅡ型光敏色素,具有高度的光穩(wěn)定性,不受光的影響,接收600~700nm紅光,屬組成型表達。至今已證明,PHYA、PHYB基因編碼的蛋白可組裝成全光敏色素phyA、phyB,phyA主要控制遠(yuǎn)紅光對幼苗下胚軸的伸長作用,而phyB主要控制紅光對幼苗下胚軸的抑制作用。
三、作用
光敏色素的生理作用甚為廣泛,它影響植物一生的形態(tài)建成,從種子萌發(fā)到開花、結(jié)果及衰老。
高等植物中一些由光敏色素控制的反應(yīng)
1.種子萌發(fā) 6.小葉運動 11.光周期 16.葉脫落
2.彎鉤張開 7.膜透性 12.花誘導(dǎo) 17.塊莖形成
3.節(jié)間延長 8.向光敏感性 13.子葉張開 18.性別表現(xiàn)
4.根原基起始 9.花色素形成 14.肉質(zhì)化 19.葉片張開(單)
5.葉分化和擴大 10.質(zhì)體形成 15.偏上性 20.節(jié)律現(xiàn)象
光敏色素接受光刺激到發(fā)生反應(yīng)的時間有快有慢。快反應(yīng)以秒計,如棚田效應(yīng)(Tanada effect)和轉(zhuǎn)板藻葉綠體運動。棚田效應(yīng)指離體綠豆根尖在紅光下誘導(dǎo)膜產(chǎn)生少量正電荷,所以能黏附在帶負(fù)電的玻璃表面,而遠(yuǎn)紅光則逆轉(zhuǎn)這種黏附現(xiàn)象。慢反應(yīng)則以小時和天數(shù)計,例如,紅光促進萵苣種子萌發(fā)和誘導(dǎo)幼苗黃化反應(yīng)。