不同光质对植物生长发育的影响,马铃薯对红蓝光的响应

红蓝光对植物生长发育的影响姓名：张晓勇专业：作物栽培学与耕作学学号：112014326001786导师：王季春（教授）

唐道彬（副研究员）WRBR/B3：1一背景知识1叶绿体对光吸收特性光合有效辐射(PhotosynthetieallyActiveRadiationor，PAR)：波长范围为400~700nm的光直接影响植物的光合作用,称之为光合有效辐射。对植物的形态建成而言,从紫外线到800nm波长范围的光都有作用。尤其是紫外线(波长<380nm),蓝光(400~500nm),红光(600~700nm)及远红光(700~80Onm)。光对植物生长发育特性的影响比较重要。2植物的光受体光敏色素光受体吸光特性家族成员参与调控的生理过程经典文献光敏色素(Phy)phytochromeRL(620-700nm)FRL(700-800nm)PhyA,PhyB,PhyC,PhyD,PhyE...见附表M.G.HOLMES,H.SMITH.Thefunctionofphytochromeinplantsgrowinginthenaturalenvironment.Nature,1975,254:512-514隐花色素(Cry)cryptochromeBL(380-500nm)UV-A（320-380nm）cry1,cry2......向光反应、抑茎秆伸长、促气孔开放、花色素苷积累、叶绿体运动、叶绿素合成，光形态建成，光周期。等MargaretAhmad,JoseA.Jarillo,OlgaSmirnova,AnthonyR.Cryptochromeblue-lightphotoreceptorsofArabidopsisimplicatedinphototropism.Nature,1998,392:720-723.向光蛋白(NPH1)phototropinBL(380-500nm)UV-A（320-380nm）photl1,photl2向光反应JohnM.Christie,PhilippeReymond,GaryK.Powell,etal.ArabidopsisNPH1:AFlavoproteinwiththePropertiesofaPhotoreceptorforPhototropism.Science,1998,Vol5394(282):1698-1701UV-B受体UV-BreceptorUV-b（280-320nm）UVR8Protein花色素苷积累、类黄酮合成、抗病性、抗逆、质膜修复LucaRizzini,Jean-JacquesFavory,CatherineCloix，etal.PerceptionofUV-BbytheArabidopsisUVR8Protein.Science,2011,332:103-106.1.种子萌发6.小叶运动11.光周期16.叶脱落2.弯钩张开7.膜透性12.花诱导17.块茎形成3.节间延长8.向光敏感性13.子叶张开18.性别表现4.根原基起始9.花色素形成14.肉质化19.叶片张开（单）5.叶分化和扩大10.质体形成15.偏上性20.节律现象光敏色素参与调控的生理过程3光敏色素吸光特性Phy是植物体本身合成的一种调节生长发育的色蛋白。由蛋白质及生色团2部分组成，后者是4个吡咯分子连接成直链PrREDLIGHT(660nm)FARREDLIGHT(730nm)PhysiologicalactivityDeactivationPfr隐花色素吸光特性AzizSancar.StructureandFunctionofDNAPhotolyaseandCryptochromeBlue-LightPhotoreceptors.Chemicalreviews,2003.2203-2235.（1）光敏色素与光形态建成darkspacesolar光敏色素参与植物发育调控举例Psy：overexpressorPsy：underexpressorEffectofcontinuousFRonapicaldevelopmentofwtandtransgenicpotatosprouts.PotatosproutsweregerminatedindarknessandtransferredtocontinuousFRwhenthesproutspenetratedthesoil.QuailPH,BoylanMT,ParksBM,ShortTW,XuY,WagnerD.Phytochromes:photosensoryperceptionandsiginaltransduction.Science,1995,268:675−680研究表明，在黄化幼苗生长的抑制中主要是PhyA介导的连续FR起作用,而在已转绿的植物茎的生长抑制中主要是PhyB介导的连续RL在起作用.

QuailPH,BoylanMT,ParksBM,ShortTW,XuY,WagnerD.Phytochromes:photosensoryperceptionandsiginaltransduction.Science,1995,268:675−680红光处理显著提高马铃薯糖苷生物碱积累王旺田，张金文，王蒂.光质与马铃薯块茎细胞信号分子和糖苷生物碱积累的关系.作物学报.2010,36(4):629−635（2）光敏色素与植株生长避阴反应（Shadeescape）:当环境中RL/FRL比值减小，被子植物节间和叶柄伸长速度加快，叶片面积和厚度减小，顶端优势加强等反应。PrPfr避阴RLFRLATHB-2-+PaulF.Devlin,PaulR.H.Robson,SamitaR.Patel,PhytochromeDActsintheShade-AvoidanceSyndromeinArabidopsisbyControllingElongationGrowthandFloweringTime,PlantPhysiology,March1999,119：909–915.（3）光敏色素与开花（4）光敏色素与块茎形成研究认为，Phy感受外界条件诸如日照长度或光质而控制块茎形成。StephenD.Jackson..MultipleSignalingPathwaysControlTuberInductioninPotato.PlantPhysiologyJanuary,1999:1–8.EffectofdifferentlightqualitiesontuberizationStephenD.Jackson..MultipleSignalingPathwaysControlTuberInductioninPotato.PlantPhysiologyJanuary,1999:1–8.EwingEE(1995).Theroleofhormonesinpotato(SolanumtuberosumL.)tuberization.InPJDavies,ed,PlantHormonesandTheirroleinPlantGrowthandDevelopment.MartinusNijhoff,Dordrecht,TheNetherlands,pp698–724总结：红光和长日照处理不利于块茎形成，PhyA和PhyB参与了块茎的诱导过程，高水平的Phy-FR是限制块茎形成的主要因素。研究证实，在叶片中合成后向下传导的成薯素与开花所需的成花素同属于FT蛋白家族，可以通过长距离运输来诱导马铃薯块茎形成.NavarroC,AbelendaJA,Cruz-OroE,CuellarCA,TamakiS,SilvaJ,ShimamotoK,PratS.ControloffloweringandstorageorganformationinpotatobyFLOWERINGLOCUST.Nature,2011,478:119-122.（5）其他红光诱导作用：种子萌发小叶运动叶脱落膜透性性别表现花色素形成叶片张开（单）质体形成偏上性生长S:淀粉粒GL:基粒片层SL:基质片层P:嗜锇颗粒红光促进叶片中淀粉体形成，不利于光合产物向贮藏器官转化隐花色素（Cry）参与调控的生理过程举例：·（1）

参与幼苗去黄化过程弱光下，CRY1和CRY2都对蓝光介导的下胚轴伸长抑制和子叶张开起作用。hy4突变体即cry1突变体LinC.,etal,1995,AssociationofflavinadeninedinucleotidewiththeArabidopsisbluelightreceptorCRY1,Science,269(5226):968-970.·（2）

CRY参与介导蓝光依赖的气孔开放MaoJ.,ZhangY.C.,SangY.,LiQ.H.,andYangH.Q.,2005,AroleforArabidopsiscryptochromesandCOP1intheregulationofstomatalopening,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,102(34):12270-12275（3）

参与调节幼苗根系生长cry1突变体幼苗根的伸长减少；而过量表达的幼苗显示了明显的根的伸长。但cry2突变体在根的的伸长生长上与cry1相拮抗。（4）.参与植物开花光周期调控有研究表明cry1和cry2都可以促进开花，且cry2在开花调控作用上与PhyB有拮抗作用。MocklerT.C.,GuoH.,YangH.,DuongH.,andLinC.,1999,AntagonisticactionsofArabidopsiscryptochromesandphytochromeBintheregulationoffloralinduction,Development,126(10):2073-2082CanameroR.C.etal,2006,Cryptochromephotore-ceptorscry1andcry2antagonisticallyregulateprimary