36.2:

36.2: Fotoreceptory i reakcje roślin na światło

Photoreceptors and Plant Responses to Light

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Biology

Photoreceptors and Plant Responses to Light

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

36.1: Plant Hormones

36.3: Biological Clocks and Seasonal Responses

20,005 Views

•

02:00 min

•

February 27, 2020

Overview

Światło odgrywa znaczącą rolę w regulacji wzrostu i rozwoju roślin. Oprócz dostarczania energii do fotosyntezy, światło dostarcza innych ważnych wskazówek regulujących szereg reakcji rozwojowych i fizjologicznych roślin.

Co to jest fotoreceptor?

Rośliny reagują na światło za pomocą unikalnego zestawu wrażliwych na światło białek zwanych fotoreceptorami. Fotoreceptory zawierają fotopigmenty, które składają się ze składnika białkowego związanego z niebiałkowym, pochłaniającym światło pigmentem zwanym chromoforem. Istnieje kilka różnych typów fotoreceptorów, które różnią się sekwencjami aminokwasów i rodzajem obecnego chromoforu. Typy te maksymalnie reagują na różne specyficzne długości fal światła, od ultrafioletu B (280-315 nanometrów) do dalekiej czerwieni (700-750 nanometrów). Absorpcja światła przez chromofor wywołuje zmiany strukturalne w fotoreceptorze, wywołując serię zdarzeń transdukcji sygnału, które skutkują zmianami ekspresji genów.

System fitochromów

W roślinach występuje wiele rodzajów fotoreceptorów. Fitochromy to klasa fotoreceptorów, które wyczuwają światło czerwone i dalekiej czerwieni. System fitochromów działa jak przełącznik naturalnego światła, umożliwiając roślinom reagowanie na intensywność, czas trwania i kolor światła otoczenia.

System fitochromów odgrywa znaczącą rolę w fotomorfogenezie – wzroście i rozwoju roślin w odpowiedzi na światło. Jasne światło słoneczne zawiera więcej światła czerwonego niż światło dalekiej czerwieni. Chlorofil silnie pochłania światło czerwone, więc zacienione obszary roślin otrzymują więcej światła dalekiej czerwieni niż światła czerwonego.

Rośliny wykorzystują fitochromy do dostosowania swojego wzrostu w odpowiedzi na światło czerwone i dalekiej czerwieni. Ekspozycja na światło dalekiej czerwieni w zacienionych obszarach powoduje wydłużenie łodyg i ogonków liściowych w poszukiwaniu światła. Z drugiej strony, ekspozycja na czerwone fale z niefiltrowanego światła słonecznego zwiększa boczny wzrost i rozgałęzienia.

Transcript

Kiedy nasiono kiełkuje, korzenie sięgają w glebę, a pęd w kierunku światła. Rośliny modyfikują również swój wzrost, aby zmaksymalizować ekspozycję na światło. W jaki sposób rośliny wyczuwają kierunek i jakość światła?

Receptory wrażliwe na światło, zwane również fotoreceptorami, pośredniczą w reakcji rośliny na światło. Fotoreceptory zawierają składnik białkowy związany z pigmentem pochłaniającym światło zwanym chromoforem.

Rośliny mogą posiadać wiele rodzin i wariantów fotoreceptorów. Razem reagują na długości fal światła od ultrafioletu do dalekiej czerwieni widma światła.

Każdy chromofor w określonym fotoreceptorze pochłania światło o określonej długości fali, powodując zmianę strukturalną receptora. Aktywacja fotoreceptora uruchamia kaskadę sygnalizacyjną w komórkach roślinnych. To z kolei może prowadzić do ekspresji genów wpływających na wzrost i morfologię roślin.

Na przykład rośliny zmieniają swój wzrost w odpowiedzi na cień za pomocą rodziny fotoreceptorów fitochromowych. Każdy fitochrom ma dwie odrębne, wzajemnie konwertowalne formy: fizjologicznie nieaktywny Pr i aktywny Pfr.

Pr pochłania światło czerwone i jest szybko przekształcany w aktywną formę Pfr. Pfr pochłania światło dalekiej czerwieni i jest przekształcany z powrotem w nieaktywną formę Pr. Kolejne przekształcenia Pr i Pfr osiągają dynamiczną równowagę w świetle dziennym.

Wyższe rośliny mogą filtrować czerwone światło z widma światła, pozostawiając rośliny pod spodem z większą ilością światła czerwonego niż bezpośrednie światło słoneczne. System fitochromów pozwala roślinie wyczuć stosunek światła czerwonego do dalekiej czerwieni i dostosować swój wzrost.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for