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36.2:

光感受器与植物对光的反应

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Photoreceptors and Plant Responses to Light

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在种子发芽时 根 伸进土壤 新梢向着光线伸出 植物还会调整生长来最大限度增加光照 植物是如何感觉光的方向和质量的? 光感受体 也叫光感受器 介导植物对光反应 光感受器包含的一种蛋白质成分 与一种名为发色团的吸光色素相结合 植物可能同时拥有多个光感受器的 家族或变体 它们共同作用 对光谱中从紫外线 到远红外区域的 光的波长作出响应 每个特定光感受器中的发色团 能吸收特定波长的光线 造成感受器的结构性改变 光感受器的激活触发植物细胞内的 信号级联放大 由此又会引起影响植物 生长和形态发生的基因表达 例如 植物会利用光敏色素 感光器家族来调整生长响应阴暗 每种光敏色素都有两种截然不同又相互转化的 形式:生理钝化型 简称Pr 和生理活跃型 简称Pfr Pr吸收红光会很快转变为 活跃的Pfr形式 Pfr吸收远红外光会转变回 不活跃的Pr形式 Pr与Pfr的交替转换 在白天达到一种动态平衡 高大植物会滤掉光谱中的 红光 使得下面的植物接触到的 远红外光多于直射阳光 光敏色素系统让植物得以感应 红光与远红外光的比例 并调整生长

36.2:

光感受器与植物对光的反应

光在调节植物的生长发育中起着重要的作用。除了为光合作用提供能量外,光还提供了其它重要的线索来调节植物的一系列发育和生理反应。

什么是光感受器?

植物使用一组独特的光敏蛋白(称为光感受器)对光作出反应。光感受器包含光色素,由一种蛋白质成分组成,该成分与一种称为色度的非蛋白质、吸光颜料结合。有几种不同类型的光感受器,它们在氨基酸序列和色光源类型上各不相同。这些类型对不同的特定波长的光最大反应,从紫外线B(280-315纳米)到远红(700-750纳米)。色度对光的吸收引起光感受器的结构变化,触发一系列信号转导事件,导致基因表达变化。

植物色光系统

植物中存在许多类型的光感受器。植物色光是一类光感受器,它感知红色和远红光。植物色光系统充当自然光开关,使植物能够对环境光的强度、持续时间和颜色做出响应。

植物色素系统在光形态发生中起着重要作用——植物的生长发育对光的反应。明亮的阳光比远红的光含有更多的红灯。叶绿素强烈地吸收红光,因此阴影植物区域比红灯接收更多的远红光。

植物使用植物色素来适应它们的生长,以响应红色和远红的光。在阴影区域暴露在远红光下,会触发茎和叶柄的伸长,以寻找光。另一方面,暴露于未过滤的阳光的红色波长可促进横向生长和分枝。

Suggested Reading

Kong, Sam-Geun, and Koji Okajima. 2016. "Diverse Photoreceptors and Light Responses in Plants." Journal of Plant Research. 129 (2): 111–114. [Source]

Casal, Jorge J. "Shade Avoidance." The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists 10 (January 19, 2012). [Source]

Fiorucci, Anne-Sophie, and Christian Fankhauser. (2017). "Plant Strategies for Enhancing Access to Sunlight." Current Biology. 27 (17): R931–R940. [Source]