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。

PHYTOCHROME AND PHOTOREGULATION

Phytochrome is one of the most important photoreceptors in plants and plays a pivotal role in plant growth and development. GTP-binding protein, calcium-calmodulin, cGMP and the COP-DET-FUSCA molecules are signaling intermediates in phototransduction. Scientists focus efforts on defining the biochemical mechanism of phytochrome action and the signal transduction pathway from photoperception to gene expression, as well as understanding the nature, structure and function of phytochrome. Evidence indicates that the ammo-terminal domain determines the photosensory specificity whereas the carboxyl-terminal domain transfers signals to the downstream components.