不同光質(zhì)對植物生長發(fā)育的影響,馬鈴薯對紅藍(lán)光的響應(yīng)

紅藍(lán)光對植物生長發(fā)育的影響姓名：張曉勇專業(yè)：作物栽培學(xué)與耕作學(xué)學(xué)號(hào)：112014326001786導(dǎo)師：王季春（教授）

唐道彬（副研究員）WRBR/B3：1一背景知識(shí)1葉綠體對光吸收特性光合有效輻射(PhotosynthetieallyActiveRadiationor，PAR)：波長范圍為400~700nm的光直接影響植物的光合作用,稱之為光合有效輻射。對植物的形態(tài)建成而言,從紫外線到800nm波長范圍的光都有作用。尤其是紫外線(波長<380nm),藍(lán)光(400~500nm),紅光(600~700nm)及遠(yuǎn)紅光(700~80Onm)。光對植物生長發(fā)育特性的影響比較重要。2植物的光受體光敏色素光受體吸光特性家族成員參與調(diào)控的生理過程經(jīng)典文獻(xiàn)光敏色素(Phy)phytochromeRL(620-700nm)FRL(700-800nm)PhyA,PhyB,PhyC,PhyD,PhyE...見附表M.G.HOLMES,H.SMITH.Thefunctionofphytochromeinplantsgrowinginthenaturalenvironment.Nature,1975,254:512-514隱花色素(Cry)cryptochromeBL(380-500nm)UV-A（320-380nm）cry1,cry2......向光反應(yīng)、抑莖稈伸長、促氣孔開放、花色素苷積累、葉綠體運(yùn)動(dòng)、葉綠素合成，光形態(tài)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向光反應(yīng)JohnM.Christie,PhilippeReymond,GaryK.Powell,etal.ArabidopsisNPH1:AFlavoproteinwiththePropertiesofaPhotoreceptorforPhototropism.Science,1998,Vol5394(282):1698-1701UV-B受體UV-BreceptorUV-b（280-320nm）UVR8Protein花色素苷積累、類黃酮合成、抗病性、抗逆、質(zhì)膜修復(fù)LucaRizzini,Jean-JacquesFavory,CatherineCloix，etal.PerceptionofUV-BbytheArabidopsisUVR8Protein.Science,2011,332:103-106.1.種子萌發(fā)6.小葉運(yùn)動(dòng)11.光周期16.葉脫落2.彎鉤張開7.膜透性12.花誘導(dǎo)17.塊莖形成3.節(jié)間延長8.向光敏感性13.子葉張開18.性別表現(xiàn)4.根原基起始9.花色素形成14.肉質(zhì)化19.葉片張開（單）5.葉分化和擴(kuò)大10.質(zhì)體形成15.偏上性20.節(jié)律現(xiàn)象光敏色素參與調(diào)控的生理過程3光敏色素吸光特性Phy是植物體本身合成的一種調(diào)節(jié)生長發(fā)育的色蛋白。由蛋白質(zhì)及生色團(tuán)2部分組成，后者是4個(gè)吡咯分子連接成直鏈PrREDLIGHT(660nm)FARREDLIGHT(730nm)PhysiologicalactivityDeactivationPfr隱花色素吸光特性AzizSancar.StructureandFunctionofDNAPhotolyaseandCryptochromeBlue-LightPhotoreceptors.Chemicalreviews,2003.2203-2235.（1）光敏色素與光形態(tài)建成darkspacesolar光敏色素參與植物發(fā)育調(diào)控舉例Psy：overexpressorPsy：underexpressorEffectofcontinuousFRonapicaldevelopmentofwtandtransgenicpotatosprouts.PotatosproutsweregerminatedindarknessandtransferredtocontinuousFRwhenthesproutspenetratedthesoil.QuailPH,BoylanMT,ParksBM,ShortTW,XuY,WagnerD.Phytochromes:photosensoryperceptionandsiginaltransduction.Science,1995,268:675?680研究表明，在黃化幼苗生長的抑制中主要是PhyA介導(dǎo)的連續(xù)FR起作用,而在已轉(zhuǎn)綠的植物莖的生長抑制中主要是PhyB介導(dǎo)的連續(xù)RL在起作用.

QuailPH,BoylanMT,ParksBM,ShortTW,XuY,WagnerD.Phytochromes:photosensoryperceptionandsiginaltransduction.Science,1995,268:675?680紅光處理顯著提高馬鈴薯糖苷生物堿積累王旺田，張金文，王蒂.光質(zhì)與馬鈴薯塊莖細(xì)胞信號(hào)分子和糖苷生物堿積累的關(guān)系.作物學(xué)報(bào).2010,36(4):629?635（2）光敏色素與植株生長避陰反應(yīng)（Shadeescape）:當(dāng)環(huán)境中RL/FRL比值減小，被子植物節(jié)間和葉柄伸長速度加快，葉片面積和厚度減小，頂端優(yōu)勢加強(qiáng)等反應(yīng)。PrPfr避陰RLFRLATHB-2-+PaulF.Devlin,PaulR.H.Robson,SamitaR.Patel,PhytochromeDActsintheShade-AvoidanceSyndromeinArabidopsisbyControllingElongationGrowthandFloweringTime,PlantPhysiology,March1999,119：909–915.（3）光敏色素與開花（4）光敏色素與塊莖形成研究認(rèn)為，Phy感受外界條件諸如日照長度或光質(zhì)而控制塊莖形成。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總結(jié)：紅光和長日照處理不利于塊莖形成，PhyA和PhyB參與了塊莖的誘導(dǎo)過程，高水平的Phy-FR是限制塊莖形成的主要因素。研究證實(shí)，在葉片中合成后向下傳導(dǎo)的成薯素與開花所需的成花素同屬于FT蛋白家族，可以通過長距離運(yùn)輸來誘導(dǎo)馬鈴薯塊莖形成.NavarroC,AbelendaJA,Cruz-OroE,CuellarCA,TamakiS,SilvaJ,ShimamotoK,PratS.ControloffloweringandstorageorganformationinpotatobyFLOWERINGLOCUST.Nature,2011,478:119-122.（5）其他紅光誘導(dǎo)作用：種子萌發(fā)小葉運(yùn)動(dòng)葉脫落膜透性性別表現(xiàn)花色素形成葉片張開（單）質(zhì)體形成偏上性生長S:淀粉粒GL:基粒片層SL:基質(zhì)片層P:嗜鋨顆粒紅光促進(jìn)葉片中淀粉體形成，不利于光合產(chǎn)物向貯藏器官轉(zhuǎn)化隱花色素（Cry）參與調(diào)控的生理過程舉例：·（1）

參與幼苗去黃化過程弱光下，CRY1和CRY2都對藍(lán)光介導(dǎo)的下胚軸伸長抑制和子葉張開起作用。hy4突變體即cry1突變體LinC.,etal,1995,AssociationofflavinadeninedinucleotidewiththeArabidopsisbluelightreceptorCRY1,Science,269(5226):968-970.·（2）

CRY參與介導(dǎo)藍(lán)光依賴的氣孔開放MaoJ.,ZhangY.C.,SangY.,LiQ.H.,andYangH.Q.,2005,AroleforArabidopsiscryptochromesandCOP1intheregulationofstomatalopening,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,102(34):12270-12275（3）

參與調(diào)節(jié)幼苗根系生長cry1突變體幼苗根的伸長減少；而過量表達(dá)的幼苗顯示了明顯的根的伸長。但cry2突變體在根的的伸長生長上與cry1相拮抗。（4）.參與植物開花光周期調(diào)控有研究表明cry1和cry2都可以促進(jìn)開花，且cry2在開花調(diào)控作用上與PhyB有拮抗作用。MocklerT.C.,GuoH.,YangH.,DuongH.,andLinC.,1999,AntagonisticactionsofArabidopsiscryptochromesandphytochromeBintheregulationoffloralinduction,Development,126(10):2073-2082CanameroR.C.etal,2006,Cryptochromephotore-ceptorscry1andcry2antagonisticallyregulateprimary