第九章光形态建成

1、麦子麦子水稻水稻种子经历根芽等的分化形成幼苗，幼苗长成种子经历根芽等的分化形成幼苗，幼苗长成成苗后进行花芽分化，然后开花、结果成苗后进行花芽分化，然后开花、结果 ，这些过程都是受光这些过程都是受光 调节的。调节的。 相反，暗中生长的植物表现出各相反，暗中生长的植物表现出各种黄化特征，如茎细而长、顶端呈种黄化特征，如茎细而长、顶端呈钩状弯曲和叶片小而呈黄白色钩状弯曲和叶片小而呈黄白色 它虽具全部遗传信息，但因缺乏它虽具全部遗传信息，但因缺乏光，大部分基因不能表达出来。光，大部分基因不能表达出来。光下生长的玉米光下生长的玉米 暗中生长的玉米暗中生长的玉米 光下生长的大豆光下生长的大豆 暗中生长的大

2、豆暗中生长的大豆 光在光合作用中与光形态建成中的光在光合作用中与光形态建成中的作用不同，光合作用是将光能作用不同，光合作用是将光能转变为转变为化学能化学能，而在光形态建成过程中，光而在光形态建成过程中，光只作为一个只作为一个信号信号去激发受体，推动细去激发受体，推动细胞内一系列反应，最终表现为形态结胞内一系列反应，最终表现为形态结构的变化。构的变化。 如给黄化幼苗一个微弱的闪光，就如给黄化幼苗一个微弱的闪光，就可以观察到去黄化反应。可以观察到去黄化反应。 光调节发育的简单过程：光调节发育的简单过程： 例如：菊花接受短日照这例如：菊花接受短日照这光（刺激信号）光（刺激信号） 个信号后，将其传达给

3、体个信号后，将其传达给体 内的受体，受体接受信号内的受体，受体接受信号受体（接受信号）受体（接受信号） 后，做出应答反应，表现后，做出应答反应，表现 为花芽分化、开花。为花芽分化、开花。 植物体内的其他信植物体内的其他信使（传达信号）使（传达信号） 植物做出应答反应植物做出应答反应莴苣种子在黑暗、莴苣种子在黑暗、红光和远红光下红光和远红光下的萌发的萌发 从以上的图表观察，莴苣种子萌发率从以上的图表观察，莴苣种子萌发率 的高低决定于最后一次曝光波长，红光下的高低决定于最后一次曝光波长，红光下 萌发率高，远红光下低。萌发率高，远红光下低。 1959年，年，Butler等发现，经红光处理后，等发现，

4、经红光处理后，黄化玉米幼苗的吸收光谱中红光区域减少，黄化玉米幼苗的吸收光谱中红光区域减少，而远红光区域增多；如用远红光处理，则红而远红光区域增多；如用远红光处理，则红光区域多，远红光区域消失。而且这种可逆光区域多，远红光区域消失。而且这种可逆可重复发生。根据这种情况判断这种红光可重复发生。根据这种情况判断这种红光远红光可逆反应的光受体可能是具两种存在远红光可逆反应的光受体可能是具两种存在形式的单一色素。形式的单一色素。 他们以后成功分离出这种吸收红光他们以后成功分离出这种吸收红光远红光可逆转换的光受体（色素蛋白质），远红光可逆转换的光受体（色素蛋白质），称之为称之为光敏色素。光敏色素。小麦种子

5、萌发小麦种子萌发红光红光远红光远红光 我国发现的光敏核不育水稻农垦我国发现的光敏核不育水稻农垦58S的雄性器官发育过程，也是通的雄性器官发育过程，也是通过光敏色素去感受日照的长短。在过光敏色素去感受日照的长短。在长日照下不可育，即不结实；而短长日照下不可育，即不结实；而短日照下可育。日照下可育。 2. 诱导多种酶的合成诱导多种酶的合成 3.参与植物激素代谢参与植物激素代谢第三节第三节 植物的运动植物的运动 植物的运动（植物的运动（movement）：）： 指植物器官在空间上产生的运动。指植物器官在空间上产生的运动。 高等植物的运动可以分为高等植物的运动可以分为向性运向性运 动和感性运动。动和感

6、性运动。1. 向性运动向性运动向性运动（向性运动（tropic movement）：）： 指外界对植物单向刺激所引起的定向指外界对植物单向刺激所引起的定向生长运动。生长运动。向性运动包括向性运动包括3个步骤：感受、传导、反应。个步骤：感受、传导、反应。向性运动是生长引起的、不可逆的运动。向性运动是生长引起的、不可逆的运动。1.1 向光性向光性（1）定义）定义 向光性向光性：植物随光的方向：植物随光的方向 而弯曲的能力。如：向日而弯曲的能力。如：向日 葵的向光反应。葵的向光反应。（2）分类）分类 正向光性、负向光性（如根）、正向光性、负向光性（如根）、 横向光性。横向光性。 （3）植物感受光的部

7、位：）植物感受光的部位：是茎尖、芽鞘尖端、是茎尖、芽鞘尖端、根尖、某些叶片和生长中的茎。根尖、某些叶片和生长中的茎。（4）引起向光性的机理有两种对立的看法：）引起向光性的机理有两种对立的看法：一是生长素在茎的背光面与向光面分布不均一是生长素在茎的背光面与向光面分布不均匀，二是抑制物质分布的不均匀。匀，二是抑制物质分布的不均匀。（5）光受体是：）光受体是：燕麦芽鞘中有燕麦芽鞘中有-胡萝卜素和胡萝卜素和核黄素核黄素（6）向光性的一些例子：）向光性的一些例子：叶叶负向光性主要指地下根，它是向着光的反方向生长。负向光性主要指地下根，它是向着光的反方向生长。 1.2 向重力性向重力性1）定义）定义 向重

8、力性（向重力性（gravitropism）： 植物在重力影响下，保持一定方向生植物在重力影响下，保持一定方向生长的特性。长的特性。2）分类）分类 正向重力性（正向重力性（positive gravitropism ） 负向重力性（负向重力性（negative gravitropism ） 横向重力性（横向重力性（diagravitropism ）上上下下玉米的向重力性玉米的向重力性茎表现负向重力性，根表现正向重力性，茎表现负向重力性，根表现正向重力性，地下茎侧水平方向生长，表现为横向重力性。地下茎侧水平方向生长，表现为横向重力性。藕的根状茎具藕的根状茎具横向重力性横向重力性 根横放时，平衡石（

9、淀粉体）根横放时，平衡石（淀粉体）沉降到细胞下侧的内质网上，产沉降到细胞下侧的内质网上，产生压力，诱发内质网释放生压力，诱发内质网释放Ca2+到到细胞质内，和钙调蛋白结合，激细胞质内，和钙调蛋白结合，激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，二者分别将钙和生长活细胞下侧的钙泵和生长素泵，二者分别将钙和生长素运到细胞壁。生长素大部分分布在根下侧，钙也促素运到细胞壁。生长素大部分分布在根下侧，钙也促进生长素返回伸长区下侧，这样下侧生长素过多，抑进生长素返回伸长区下侧，这样下侧生长素过多，抑制伸长区伸长，而上侧生长素较少，生长正常。导致制伸长区伸长，而上侧生长素较少，生长正常。导致上侧生长快，下侧慢，所以根就向

10、重力方向弯曲生上侧生长快，下侧慢，所以根就向重力方向弯曲生长。长。 3）机理）机理1.3 向化性（向化性（chemotropism） 由于某些化学物质在植物周围由于某些化学物质在植物周围分布不均引起的生长。分布不均引起的生长。 如：根朝着肥料较多的土壤生长，生产上，深如：根朝着肥料较多的土壤生长，生产上，深施肥，有利于根向深处生长。施肥，有利于根向深处生长。1.4 向水性（向水性（hydrotropism） 当土壤中水分分布不均时，根当土壤中水分分布不均时，根趋向于较湿的地方生长的特性。趋向于较湿的地方生长的特性。2. 感性运动感性运动感性运动感性运动：指外界对植物不定向刺激指外界对植物不定向

11、刺激 所引起的运动。所引起的运动。可以分为：可以分为：生长运动生长运动，不可逆的运动，如偏上性，不可逆的运动，如偏上性 运动。运动。紧张性运动紧张性运动，由叶枕膨压变化产生，由叶枕膨压变化产生， 是可逆的运动，如叶片的是可逆的运动，如叶片的 感夜运动。感夜运动。2.1 偏上性和偏下性偏上性和偏下性偏上性（偏上性（epinasty）：）：叶片花瓣或其他器叶片花瓣或其他器官向下弯曲生长。官向下弯曲生长。偏下性（偏下性（hyponasty）：叶片花瓣或其他：叶片花瓣或其他器官向上弯曲生长。器官向上弯曲生长。 生长素引起偏上性生长，在叶片叶生长素引起偏上性生长，在叶片叶柄的上下两侧分布不均匀，引起生长不柄的上下两侧分布不均匀，引起生长不均匀，从而引起叶片下垂。均匀，从而引起叶片下垂。 2.2 感夜性感夜性（nyctinasty） 由于光暗变化引起由于光暗变化引起的运动。的运动。 如：大豆、含羞草、如：大豆、含羞草、合欢、酢浆草等合欢、酢浆草等2.4 感震性（感震性（seismonasty） 植物的生长运动是由震动引植物的生长运动是由震动引起的。起的。含含羞羞草草的的感感震震性性 触摸对含羞草叶片的效应。触摸对含羞草叶片的效应。当含羞草的叶片被触摸时，小当含羞草的叶片被触摸时，小叶在叶在12秒内便向下弯曲，这是秒内便向下弯曲，这是叶枕中运动细胞中叶枕中运动细胞