隐光敏素及其信号传导研究进展

隐光敏素是一种对植物生长发育起调节作用的与光敏素功能相似的蓝光受体。90’s后特别是近年来对植物隐光敏素进行了较深入的研究,已知隐光敏素存在于植物,也存在于动物中。隐光敏素在植物种子萌发中的去黄化作用、光周期诱导开花、调节昼夜节律性等方面起重要作用;本文介绍了隐光敏素基因及其蛋白质的特征特性,包括隐光敏素的结构特征,在植物中的分布、在细胞中定位及其基因表达情况; 在其基础上,概述了隐光敏素调节植物光形态建成和动、植物昼夜节律性过程中所起的作用,通过分析隐光敏素及其与互作蛋白的关系, 初步阐述了隐光敏素如何经过信号传导通道上的蛋白而起调节植物生命活动的功能。指出深入研究隐光敏素及其信号传导以阐明植物的光形态建成具有重大理论和实践意义。     

光控发育和光敏色素的研究进展

植物发育是其遗传基因在环境因子作用下,在一定的时间和空间组合下的顺序和协调的表达。光是环境因子中对发育调控作用最广泛、最明显的一个因子。绝大部分光调节反应是不可逆的形态建成反应。所谓光形态建成(photomor-phogenesis)就是光控发育的意思。它是由多个光受体参与调节的复杂过程,这些光受体是光敏色素(phytochrome)、隐花色素(cryptochrome)、紫外光-β受体。近一个世纪来光控发育研究从整体到细胞、最近到大分子水平不断地发展,近20年来积累了大量的资料,形成了一个分支学科。在植物的光生物学中,它是和光合作     

高等植物开花时程的调控与光受体Ⅱ.光受体调控开花时程的分子机制与昼夜节律时间钟

系统评述了高等植物开花时程的调控与植物光受体的联系.重点说明了控制开花时程的遗传途径以及光周期途径的有关基因的研究进展.而且对植物光受体调控高等植物开花里程的分子机制作了深入的探讨.高等植物从营养生长向生殖生长及发育转变的时程具有重要意义.控制高等植物开花时程及其性别表达的关键就在此过程中.植物光受体参与了高等植物开花时程的调控并起到了重要作用.植物光受体主要包括植物光敏素受体(光敏素A、B、D、E受体)和隐色素受体.近5年左右的时间通过对拟南芥及其一系列突变体的研究展示了这一热门领域的广阔的理论与应用前景.     

钙离子在光敏素反应中的作用:新进展

导言十年前,植物发育生物学家对红光通过光活化调节色素光敏素能诱导改变植物细胞中离子流动这个发现很感兴趣。许多人相信,这种离子流动有助于促进光敏素促成的光形态发生。这时,在动物生理学者中间由于发现Ca~(2+)和Ca~(2+)结合蛋白在生     

红光下拟南芥光敏素调节基因的蛋白质鉴定与mRNA分析

光敏素是植物体内一种重要的光受体家族,它们可介导植物对外界红光和远红光的应答,在植物的生理发育过程中发挥重要作用.基因芯片分析结果表明,PHYA和PHYB在转导红光信号至光应答基因的过程中起关键作用.为了获得与PHYA,PHYB相关的光应答基因,本研究采用双向电泳技术比较分析了在持续红光下生长7天的拟南芥光敏素双突变体phyAphyB和野生型col-4幼苗的全蛋白图谱.采用基质辅助激光解吸飞行时间串联质谱（MALDI-TOF-TOF）进行肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定到了32个差异蛋白点.选取其中的10个蛋白点,对应于10个不同的基因,进行了RT-PCR分析,并用Q-PCR对其中的2个基因表达情况进行了验证.结果表明,光敏素可能从mRNA水平或蛋白质水平来调节基因的表达.蛋白质组学分析为寻找光敏素依赖基因提供了新的途径。     

光敏色素光转化生理学特性研究进展(英文)

植物主要光受体光敏色素调节植物的多种光调控,使其作出最适宜的光生长,如:光形态建成.光敏色素接受光信号的生物功能基于其红光吸收型(Pr)和具有生理活性的远红光吸收型(Pfr)之间的光可逆式光转化.依据光生物学的标准该转化过程与光合作用相比是一个低能光反应过程,而且其间产生的中间过渡态和光敏色素的亚库可能反过来影响光转化的过程而最终表现出生理功能.在此,主要综述了近年来运用时间分辨动力学特别是差分荧光和光化学,研究光敏色素及其中间过度态光生物物理和光生物化学特性的若干进展,讨论了光信号转导的原初光反应的机理.     

光敏色素与光调控

生物体的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境信息的调控,遗传信息规定了个体发育的潜在模式,但它的实现在很大程度上受控于环境信息。光作为主要的环境因子,不仅提供光合作用所需的能量,而且触发植物形态变化、质体分化、新陈代谢等重要反应(统称为光形态建成)。光形态建成至少与四个不同类型光受体相关:光敏色素、蓝光受体、UV-A受体、UV-B受体,其中研究最深入的当属光敏色素。自1983年Vierstra和Quail分离到完整的光敏色素蛋白质以来,科学家相继对光敏色素的分子种类、生物合成与调控及生理机制展开了广泛深入的研究,并且取得了令人瞩目的进展。时至今日,随着新方法、新技术的应用,从光敏色素感受光刺激到基因在细胞核中表达,再到光形态建成的整个信号传递途径已逐步为人们所认识,许多与光敏色素调节有关的顺式因子及相应的DNA结合蛋白也已被确定。功能研究发现,没有哪一个反式作用因子在光调节的表达中单独起作用,可见光敏色素调控的基因表达是相当复杂的。本文拟就光敏色素分子、光敏色素基因家族、光敏色素所激活的信号传递途径及光敏色素与基因表达的关系等方面做一综述。     

光对种子萌发的影响机理研究进展

种子萌发是植物成功实现天然更新的关键环节, 需要适宜的温度、水分或光照条件。对于需光性种子, 光照是决定其萌发与否或萌发率高低的主要因素。光对植物种子萌发的影响不仅是一个复杂的生理过程, 也是受到调控的信号传递和基因表达过程。该文系统总结了影响种子萌发的光照属性、光与水/热耦合作用和种子的光属性(光敏色素)与种子萌发的关系, 明确了光调控种子萌发的生态意义; 重点综述了种子内光敏色素调控种子萌发的生理反应模式和光敏色素的光信号转导途径。试图为全面评估光对种子萌发的影响和将来开展更深入的研究提供参考。     

光敏色素互作因子PIFs是整合多种信号调控植物生长发育的核心元件

光敏色素互作因子（PIFs）蛋白家族隶属于bHLH转录因子家族,参与多种信号转导途径,调控植物的生长发育进程,如抑制种子萌发、促进幼苗的暗形态建成和调控开花时间等。作为一个胞内信号调控的重要组分,PIFs广泛参与到由多种植物内源激素如赤霉素、乙烯、生长素、油菜素内酯、脱落酸和外部环境因素如高温、光等所介导的信号网络中。本文AKPIFs的结构、参与途径及调控植物发育进程3个方面,简要介绍近年来国内外对PIFs在信号网络调控方面的最新研究进展。     

荞麦中光毒物质的转化及荞麦光敏素对人结肠癌细胞HCT-116的抑制活性

荞麦光敏素（fagopyrins）具有光毒性和酪氨酸激酶抑制活性,可作为光动力治疗中的光敏剂,用于癌症的治疗。本研究采用电喷雾质谱法和荧光光度法,探究了荞麦中光毒物存在的型式,并分析了光敏素前体(protofagopyrin)转化为荞麦光敏素的条件。通过MTT细胞实验,研究荞麦光敏素提取物对人结直肠癌细胞和人结肠上皮细胞生长增殖的影响。结果表明,荞麦中光毒物以光敏素前体为主,并且有微量的荞麦光敏素,前者质谱的离子强度是后者的400倍。光敏素前体的转化发生在光照提取过程中,而且提取液在光照放置过程中,光敏素前体继续转化,尤其是前0.5 h对于转化的影响显著超过了提取过程。荞麦光敏素提取物与细胞作用,避光培养时,对HCT-116癌细胞有轻度的抑制作用;而对FHC正常细胞不仅未见抑制还有促进作用。光照结合避光培养时,荞麦光敏素对癌细胞的抑制随着提取物浓度的增加而增强,当提取物浓度达到200 μg/mL时,抑制率达到50%;而对正常细胞提取物,浓度低于200 μg/mL时未见抑制,500 ～ 1 000 μg/mL时抑制率达到50%。光敏素提取物与金丝桃素抑制细胞的能力相比,光照结合避光培养时,金丝桃素对正常细胞的抑制作用强于对癌细胞,而荞麦光敏素的提取物正好相反。提示荞麦光敏素比金丝桃素对癌细胞的抑制更具特异性。上述结果为从荞麦叶中开发出有利于肿瘤治疗的药物提供了实验依据。     

远红光受体伴侣蛋白FHY1在介导基因表达和植物生长发育过程中的独特作用

正光不仅为植物的生长发育提供了能量来源,并且作为信号分子影响植物的多个生长过程。植物中的一类光受体光敏色素可以感受阳光中的红光和远红光,进而调控种子萌发、幼苗去黄化、植物避荫反应和开花等重要发育过程。植物对红光的选择性吸收和对远红光的选择性透过使得位于遮荫下的植物处于一个远红光富集的光环境中。这种光环境在密集种植的农业生产中十分常见。因此,充分理解植物对远红光的响应将有助于促使农作物的关键发育过程的正常进行,从而对保障农作物的产量起到积极作     

泡桐和木麻黄种子的光萌发研究

自50年代Borth wick等人报告莴苣(Grandrapids)种子萌发要求特定光谱和光敏素的作用机理以来,种子的需光性研究受到广泛的重视。已经确认光对种子萌发的效应是通过光敏素对红光和远红光的两种可逆转形式的 Pr 和Pfr 来实现的。尽管 Pfr 如何激活种子萌发的生理过程迄今还很少了解,但人们认为光敏素在种子光萌发中的作用是有其特定的生态学意义,尤其许多喜光先锋树种和杂草的细小种子     

光敏素的作用机理

植物的发育和生理过程不仅为遗传信息所控制。而且也为环境的物理和化学因子所控制。在这些环境因子中,光照是最明显的和决定性的因子。在植物体中能接受光信号刺激从而调节植物生长发育的是一种被称为光敏素的蛋白质色素。它广泛存在于植物体中,参与很多形态建成及其它受光控制的生理反应,例如需光种子的萌发、下胚轴钩的形成、节间伸长、叶的发端和生长、开花、小叶运动和花青素合成等。光敏素有生色团和脱辅基蛋白质两部分组成,生色团具有独特的吸光特性,但这与蛋白质的结合是分不开的。光敏素有两种形式,一种是吸收红光(bbonm)的形式:P_(660)或P_1。另一种吸收远红光(730nm)的形式:P_(730)     

光照与葡萄品质

众所周知,光能是地球上生命活动所需的最终能源,因此,光对葡萄植株的生长发育十分重要。太阳的光能都能通过辐射吸收来影响葡萄植株的光合作用和温度以及浆果的温度。不同光质(如紫外线、红光和远红光)对葡萄植株的生长发育也有较大的作用,尤其是红光(R)(660nm)和远红光(FR)(730nm)能调控植物的光敏素反应。那么光的调控机制是什么呢?归纳起来大体有以下几方面:光合效应、热量效应和光敏素效应。     

水稻光敏色素A和B的突变对气孔发育和OsAQP基因表达的影响

OsAQP是在水稻叶片保卫细胞中高表达的液泡膜型水通道基因,为研究该基因在水稻发育过程中的表达与光敏色素光信号通路的关系,观察统计了日本晴、光敏色素突变体phyA和phyB 3个水稻品种的生长发育特征,比较了开花时间、叶片气孔密度、气孔器长等指标,并采用半定量RT-PCR以及实时定量PCR技术检测OsAQP基因在3种材料不同时期叶片中的表达特性。结果显示,光敏色素突变体phyB叶片的气孔密度、气孔器长度均低于同时期的日本晴和光敏色素突变体phyA水稻,说明光敏色素B及其相关信号可能与气孔的发育关系密切;表达模式分析显示,OsAQP基因在3个水稻品种的叶片中具有不同的表达特性,并伴随发育时期呈现下降的趋势。本研究结果说明水稻光敏色素B以及相关信号不仅与气孔的发育有关,而且可能通过与光敏色素A及相关信号通路共同调节OsAQP基因的表达,参与气孔开闭的调节。     

光敏色素分子及其信号转导途径

作为植物体内的一种光受体,光敏色素在植物的光形态建成过程中意义重大。植物光敏色素及由它介导的信号传导途径是目前细胞生物学、发育生物学和分子生物学研究的热点之一。本文介绍了光敏色素的分子特性、生理功能和信号转导途径等方面的研究进展。     

向光素调节植物向光性及其与光敏色素/隐花色素的相互关系

蓝光受体向光素(PHOT1/PHOT2)调节蓝光诱导的植物运动反应, 包括植物向光性、叶绿体运动、气孔运动和叶片伸展等。其中, 向光素介导的植物向光性能够促使植物弯向光源, 确保其以最佳取向捕获光源, 优化光合作用。光敏色素和隐花色素作为光受体也参与植物的向光性调节。该文综述了向光素介导的拟南芥(Arabidopsis thaliana)下胚轴向光弯曲信号转导及其与光敏色素、隐花色素协同作用的分子机制, 以期为改造植物光捕获能力及提高光利用效率提供理论基础。     

竹红菌光敏作用的初步探讨*

用纸片法作为筛选光敏物质及光敏作用的研究方法。结果证实了(1)竹红菌Hypo crella bambusae中含有对革兰氏阳性细菌具光敏活性的成分;(2)从中筛选到一种红色的光敏色素,属苝醌的一个新的衍生物,取名竹红菌甲素(Hypocrellin A简称“甲素”);(3)揭示了“甲素”是对可见光敏感、作用光谱较宽的光动力学(photodynamic)物质。从化合物的类型、光敏特性、治疗方法、治疗对象及其效果看,可以认为甲素是一新型的光化学疗法药物。     

竹红菌光敏作用的初步探讨

用纸片法作为筛选光敏物质及光敏作用的研究方法。结果证实了(1)竹红菌Hypo crella bambusae中含有对革兰氏阳性细菌具光敏活性的成分;(2)从中筛选到一种红色的光敏色素,属苝醌的一个新的衍生物,取名竹红菌甲素(Hypocrellin A简称“甲素”);(3)揭示了“甲素”是对可见光敏感、作用光谱较宽的光动力学(photodynamic)物质。从化合物的类型、光敏特性、治疗方法、治疗对象及其效果看,可以认为甲素是一新型的光化学疗法药物。     

光调控植物种子萌发分子机制研究进展

萌发是种子植物进入农业生态系统的重要发育阶段。对于需光类种子,光是调控其萌发最重要的环境信号因子之一,红光促进而远红光抑制种子萌发。光敏色素是调控种子萌发的主要光受体。活化的光敏色素诱导萌发主效抑制因子PIF1发生蛋白降解,调节赤霉素和脱落酸代谢和信号途径相关基因的表达,从而促进种子的萌发。同时,一系列的表观遗传因子通过改变染色质结构,动态调节萌发相关基因的表达从而影响种子的萌发进程。该论文重点论述了光调控种子萌发的转录及表观遗传机制研究进展,并对其在农业生产中的应用进行了展望。