發現
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分布
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,蛋白質豐富的分生組織中含有較多的光敏色素。在細胞中,胞質溶膠和細胞核中都有光敏色素。類型
光敏色素在植物體內至少存在兩種類型(Furuya,1993):一種在黃化幼苗中含量較高,在黑暗中才能合成,而在光下不穩定,成為黃化組織光敏色素(etiolatetissuephytochome,PhyⅠ),它的吸收峰在666nm;另一種以綠色組織為主,在光下相對穩定,且在光下和暗中均可合成,稱為綠色組織光敏色素(greentissuephytochome,PhyⅡ),吸收峰652nm。分子生物學實驗表明,被子植物中存在光敏色素基因(稱作PHY)家族。例如玉米的PHY數目2~4個,燕麥的PHY數超過4個。在擬南芥幼苗中發現了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連續遠紅光,對光不穩定,在光下,其mRNA的活性受到抑制。其餘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。性質
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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建成,從種子萌發到開花、結果及衰老。高等植物中一些由光敏色素控制的反應
1.種子萌發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17.塊莖形成
3.節間延長8.向光敏感性13.子葉張開18.性別表現
4.根原基起始9.花色素形成14.肉質化19.葉片張開(單)
5.葉分化和擴大10.質體形成15.偏上性20.節律現象
光敏色素接受光刺激到發生反應的時間有塊有慢。快反應以秒計,如棚田效應(Tanadaeffect)和轉板藻葉綠體運動。棚田效應指離體綠豆根尖在紅光下誘導膜產生少量正電荷,所以能黏附在帶負電的玻璃表面,而遠紅光則逆轉這種黏附現象。慢反應則以小時和天數計,例如,紅光促進萵苣種子萌發和誘導幼苗黃化反應。