光对尾穗苋幼苗内苋红素合成的诱导

不同苗龄的尾穗苋黄化苗对10 min,15Wm~(-2)白光的反应能力不同。光诱导的苋红素合成始于播种后第 20h,至50h合成能力最大,82h以后幼苗对短时光照的反应能力趋于消失。苋红素合成的滞后期为3h,光处理后18h色素积累达到高峰。光调节苋红素合成符合红光—远红光可逆诱导反应等两个基本模式,确证光敏色素参与调控苋红素合成.     

植物的隐花色素及其光信号转导

介绍了近年来植物隐花色素介导的光信号转导分子机制的研究进展.     

胞外钙离子以及细胞膜组分参与蓝光诱导拟南芥叶片花色素苷的积累

以野生型和hy4突变体拟南芥为材料,运用药物学方法研究可能参与蓝光诱导叶片花色素苷积累和CHS基因表达的信号组分。培养基中外施Ca2 、钙离子通道剂A23187、螯合剂EGTA、钙通道阻断剂尼群地平(nifedipine,Nif)以及异博定(verapermil)的实验证实,蓝光诱导13d龄叶片花色素苷积累和CHS基因表达需要胞外Ca2 的参与,而蓝光作用是由cry1(cryptochrome1)介导的。此外,质膜黄素蛋白抑制剂DPI(diphenylene iodonium)抑制蓝光诱导的花色素苷积累,质膜H -ATPase激活剂壳梭胞素(fusicoccin,FC)抑制蓝光反应,而抑制剂钒酸钠则起促进作用。CaM拮抗剂W7、Ca2 -ATPase抑制剂EB(erythrosine B)、G蛋白激活剂霍乱霉素(cholera toxin,CTX)以及抑制剂百日咳毒素(pertussis toxin,PTX)对蓝光下野生型与hy4的花色素苷积累都有影响。对药物实验的分析表明,质膜氧化还原系统、H -ATPase可能参与依赖于外源Ca2 的蓝光反应。     

G-蛋白和cGMP在光敏色素介导的尾穗苋苋红素合成中的作用

以尾穗苋幼苗为材料 ,对G 蛋白和cGMP在红光诱导、光敏色素介导的苋红素合成过程中的作用进行了研究 ,结果表明G 蛋白激活剂霍乱毒素可在暗中诱导苋红素合成 ,其抑制剂百日咳毒素则抑制红光诱导的合成 ;cGMP可以在暗中诱导苋红素合成 ,而Genistein抑制红光、CTX及外源cGMP诱导的苋红素合成 ;鸟苷酸环化酶抑制剂LY 835 83可以抑制红光及CTX诱导的苋红素合成 ,却不能抑制由外源cGMP诱导的苋红素合成 .上述结果表明G 蛋白、鸟苷酸环化酶及cGMP可能都参与了苋红素合成过程中红光信号的转导 ,并且红光信号传递链的顺序可能是红光→光敏色素→G 蛋白→鸟苷酸环化酶→cGMP .     

Ca~(2 )和CaM抑制剂在尾穗苋幼苗苋红素形成中的效应

光和BA均可促进尾穗苋幼苗苋红素的形成。Ca~(2 )专一性螯合剂EGTA,Ca~(2 )通道竞争性抑制剂 La~(3 )以及 CaM拮抗剂氯丙嗪(CPZ)都能明显地抑制光、暗下苋红素的形成。增加培养介质中Ca~(2 )不但可以促进苋红素形成,而且能部分逆转La~(3 )的抑制效应。La~(3 )和 CPZ亦可抑制 BA促进苋红素的形成。     

植物的蓝光受体

文章介绍植物隐花色素、向光素和其他蓝光受体的研究进展。     

动物隐花色素研究进展

动物隐花色素(Cryptochrome)分为I型和II型,对生物钟的调控作用广为人知。I型隐花色素可以感受光信号而介导转录抑制物降解,II型隐花色素不需感受光而直接充当转录抑制物。近期研究发现,动物隐花色素还参与免疫应答和糖代谢,并为果蝇等动物光信号诱导的化学磁感知所必需。对动物隐花色素的进一步研究将增加对动物感知磁场过程的了解,也将帮助开发针对糖尿病等疾病的干预方法。文章重点综述了动物隐花色素的克隆与表达、结构特征、生理功能及作用机制,为这一领域的研究提供参考。     

植物蓝光受体研究进展

植物蓝光调节的反应主要有向光性、抑制幼茎伸长、叶绿体迁移、刺激气孔张开和调节基因表达等。蓝光反应的有效波长是蓝光和近紫外光(320—400am),故蓝光受体也叫蓝光／近紫外光受体。植物蓝光受体研究近年来取得较大进展。以拟南芥为例,已得到确认的受体至少有隐花色素(CRY1、2)和向光蛋白(phototropin)两大类。转基因拟南芥对蓝光、紫外光和绿光敏感,并发现CRY1是一个可溶性蛋白。CRY2编码一个核蛋白,蓝光在转录水平对该蛋白进行调节,它的作用是增加拟南芥对蓝光的敏感性。CRY1和CRY2共同介导了拟南芥植物的向光性。隐花色素的蛋白与辅基之间以非共价键连接,可以吸收蓝光和近紫外光。CRY1和CRY2蛋白之间,尤其是N端相似性很高。向光蛋白目前只发现PHOT1和PHO12两种,向光蛋白作为丝／苏氨酸激酶蓝光受体含有两个光氧化结构域(LOV)并参与了植物向光性叶绿体运动、气孔开放等。     

植物隐花色素结构与功能研究进展

隐花色素是植物感受外界环境变化的重要光受体之一,对蓝光和近紫外线非常敏感.近年来随着研究的逐步深入,已知其广泛存在于动植物中.隐花色素为黄素类蛋白,在蓝光和近紫外线下能够抑制植物胚轴、胚芽鞘等伸长,调控植物开花时间;而且对生物钟及气孔开放也起到调节作用,近来还发现隐花色素在感知磁场、细胞凋亡等方面有调节作用.本文综述了隐花色素的分子结构、它所包含的结构域和相应功能以及植物中隐花色素基因家族的成员组成与进化关系,重点在分子水平上介绍了隐花色素的生理功能与作用机制.     

隐花色素——生物磁感应蛋白

地磁场影响着自然界的生命活动,候鸟、果蝇等就利用地磁场进行导航迁徙．研究表明,鸟类的视网膜中存在一种蛋白名为隐花色素,作为最可能的磁感应分子和光受体. 该蛋白能够在光照条件下,产生自由基对,进行光化学转换．人体内也含有隐花色素蛋白,该蛋白也具有磁感应潜能．本文从地磁感应现象入手,结合最新的研究进展,重点介绍了隐花色素的结构、分类、光反应机制,并且根据光依赖的自由基假说就鸟类感应地磁场这一现象进行了简要阐述,同时对隐花色素研究前景进行了探讨．     

蓝光和蔗糖对拟南芥花色素苷积累和CHS基因表达的影响

以在20μmol m^-2s^-1白光下生长13d的拟南芥(Arabidopsis thaliana,Landsbcrg生态型)幼苗为材料,采用测定叶片花色素苷含量和Northern blot方法,研究蓝光与蔗糖在诱导植物花色素苷积累及相关基因表达中的作用。结果表明：蓝光处理后,叶片花色素苷积累随光强和照光时间的延长而增加,突变体hy4叶片的花色素苷含量明显低于野生型(WT),说明隐花色素1(cry1)是蓝光诱导花色素苷积累的主要光受体：WT中苯基苯乙烯酮合酶基因(CHS)的表达受蓝光诱导,处理4h即有表达,8h达到最高,之后逐渐下降;蓝光不能诱导突变体hy4中CHS基因的表达,说明cry1介导蓝光诱导CHS基因的表达。培养基中不含蔗糖,削弱了蓝光诱导的拟南芥叶片花色素苷的积累,CHS基因表达也受到抑制。蔗糖不仅作为碳源参与蓝光诱导的花色素苷积累,还可能作为信号分子参与蓝光诱导的CHS表达。     

小地老虎隐花色素基因cryptochromel和cryptochrome2的克隆及mRNA表达分析

隐花色素（cryptochrome,cry）是一类广泛存在于生物体内的蓝光和近紫外光受体,介导生物对蓝光的一系列反应并能导引生物钟。本研究利用RT—PCR和RACE方法获得了小地老虎Agrotisypsiloncryl和cry2基因,分别命名为Aycryl和Aycry2。Aycryl基因（GenBankNo．JQ616846）读码框1587bp,编码528个氨基酸,预测分子量60．5ku,等电点6．68。Aycry2基因（GenBankNo．JQ616847）读码框2439bp,编码812个氨基酸,预测分子量92．1ku,等电点8．45。保守区分析表明：Aycryl和Aycry2均含有FAD结合位点的PHR区域和c末端保守区域。氨基酸序列比对分析表明,小地老虎的AyCRY1和AyCRY2分别与其它鳞翅目昆虫的CRY1和CRY2有很高的一致性,其中与棉铃虫HelicoverpaaFmigera的一致性最高,分别为89．5％和73．8％。NJ聚类分析结果表明昆虫含有两类CRY,即CRY1和CRY2,它们可分别以目为单位进行聚类,其中AyCRY1和AyCRY2分别与其它鳞翅目昆虫的CRY1和CRY2聚到一起。以室内饲养的小地老虎为材料,以3h为间隔检测了Aycry1和Aycry2的24h昼夜表达变化,结果表明这2个基因均表现出一定的昼夜节律性。Aycry1和Aycry2表达趋势白天高于晚上,表达峰值出现在ZT7（Zeitgebertime）。方差分析其昼夜波动差异不显著。     

蓝光调节高粱突变体har1 幼苗的去黄化反应

以航空诱变高粱突变体har1为材料, 对其幼苗去黄化过程进行研究。萌发的种子在远红光下预培养6小时后, 置于12小时蓝光/12小时黑暗条件下培养。测量幼苗的各器官伸长, 结果表明, 与野生型R111相比, har1的胚芽鞘、中胚轴、第一叶鞘以及第二叶鞘的伸长均受到蓝光的明显抑制, 而蓝光对叶片生长影响不明显。3天龄har1黄化苗在连续蓝光下中胚轴花色素苷的积累明显增高, 红光和远红光无此效应。此外, 蓝光促进har1叶片叶绿体发育, 且在蓝光照射24小时后叶片中叶绿素含量升高。Western blot检测结果显示, 7天龄R111和har1幼苗隐花色素SbCRY1b蛋白水平呈现蓝光下低、黑暗中高的变化趋势, har1的SbCRY1b蛋白水平在黑暗中高于R111。研究结果表明, 高粱har1在去黄化过程中具有蓝光超敏感表型,SbCRY1b的作用值得进一步深入研究。     

蓝光调节高梁突变体bar1幼苗的去黄化反应

以航空诱变高粱突变体har1为材料,对其幼苗去黄化过程进行研究。萌发的种子在远红光下预培养6小时后,置于12小时蓝光/2小时黑暗条件下培养。测量幼苗的各器官伸长,结果表明,与野生型R111相比,harl的胚芽鞘、中胚轴、第一叶鞘以及第二叶鞘的伸长均受到蓝光的明显抑制,而蓝光对叶片生长影响不明显。3天龄har1黄化苗在连续蓝光下中胚轴花色素苷的积累明显增高,红光和远红光无此效应。此外,蓝光促进har1叶片叶绿体发育,且在蓝光照射24小时后叶片中叶绿素含量升高。Westernblot检测结果显示,7天龄R111和har1幼苗隐花色素SbCRY1b蛋白水平呈现蓝光下低、黑暗中高的变化趋势,har1的SbCRY1b蛋白水平在黑暗中高于R111。研究结果表明,高粱har1在去黄化过程中具有蓝光超敏感表型,SbCRY1b的作用值得进一步深入研究。     

蓝光调节高粱突变体har1幼苗的去黄化反应

以航空诱变高粱突变体har1为材料,对其幼苗去黄化过程进行研究。萌发的种子在远红光下预培养6小时后,置于12小时蓝光/2小时黑暗条件下培养。测量幼苗的各器官伸长,结果表明,与野生型R111相比,harl的胚芽鞘、中胚轴、第一叶鞘以及第二叶鞘的伸长均受到蓝光的明显抑制,而蓝光对叶片生长影响不明显。3天龄har1黄化苗在连续蓝光下中胚轴花色素苷的积累明显增高,红光和远红光无此效应。此外,蓝光促进har1叶片叶绿体发育,且在蓝光照射24小时后叶片中叶绿素含量升高。Westernblot检测结果显示,7天龄R111和har1幼苗隐花色素SbCRY1b蛋白水平呈现蓝光下低、黑暗中高的变化趋势,har1的SbCRY1b蛋白水平在黑暗中高于R111。研究结果表明,高粱har1在去黄化过程中具有蓝光超敏感表型,SbCRY1b的作用值得进一步深入研究。     

隐花色素与COP1在拟南芥光控发育中相互作用的直接证据

光敏色素和隐花色素控制着拟南芥在黑暗条件下的暗形态建成和光环境下的光形态建成。ＣＯＰ1是光控发育的抑制因子。它在黑暗中与ＨＹ5结合 ,通过 2 6Ｓ蛋白体使ＨＹ5降解。但目前对于光受体如何调节ＣＯＰ1还知之甚少。将含有隐花色素 1 (ＣＲＹ1 )Ｃ端 4 90＿681的片段 (ＣＣＴ1 )和隐花色素 2 (ＣＲＹ2 )Ｃ端 4 86＿61 2的片段 (ＣＣＴ2 ) ,以及ＧＵＳ＿ＣＣＴ1和ＧＵＳ＿ＣＣＴ2亚克隆到酵母双杂交载体上 ,载体具有ＬｅｘＡＤＮＡ结合区域和ＧＡＬ4活化区域 (ＡＤ)。实验表明 ,ＬｅｘＡ＿ＣＣＴ2和ＬｅｘＡ＿ＧＵＳ＿ＣＣＴ2与ＡＤ＿Ｃ…     

小地老虎隐花色素基因cryptochrome1和cryptochrome2的克隆及mRNA表达分析

隐花色素(cryptochrome,cry)是一类广泛存在于生物体内的蓝光和近紫外光受体,介导生物对蓝光的一系列反应并能导引生物钟。本研究利用RT-PCR和RACE方法获得了小地老虎Agrotis ypsilon cry1和cry2基因,分别命名为Aycry1和Aycry2。Aycry1基因(GenBank No.JQ616846)读码框1 587 bp,编码528个氨基酸,预测分子量60.5 ku,等电点6.68。Aycry2基因(GenBank No.JQ616847)读码框2 439 bp,编码812个氨基酸,预测分子量92.1ku,等电点8.45。保守区分析表明:Aycry1和Aycry2均含有FAD结合位点的PHR区域和C末端保守区域。氨基酸序列比对分析表明,小地老虎的AyCRY1和AyCRY2分别与其它鳞翅目昆虫的CRY1和CRY2有很高的一致性,其中与棉铃虫Helicoverpa armigera的一致性最高,分别为89.5%和73.8%。NJ聚类分析结果表明昆虫含有两类CRY,即CRY1和CRY2,它们可分别以目为单位进行聚类,其中AyCRY1和AyCRY2分别与其它鳞翅目昆虫的CRY1和CRY2聚到一起。以室内饲养的小地老虎为材料,以3 h为间隔检测了Aycry1和Aycry2的24 h昼夜表达变化,结果表明这2个基因均表现出一定的昼夜节律性。Aycry1和Aycry2表达趋势白天高于晚上,表达峰值出现在ZT7(Zeitgeber time)。方差分析其昼夜波动差异不显著。     

金针菇光受体隐花色素Ffcry基因的鉴定及其表达模式

光照对金针菇生长发育及形态建成有重要作用。光受体隐花色素(cryptochrome)是响应光信号的主要受体之一。本研究首先鉴定了黄色金针菇FL19隐花色素基因Ffcry的基因和蛋白结构,并对其启动子中的顺式作用元件进行预测,其中包含有3个光响应元件。进一步对Ffcry基因在不同光照条件下的表达模式进行了系统研究,结果显示Ffcry基因在蓝光下表达量显著高于黑暗以及其他波长的光照条件;蓝光强度则在光通量为10 μmol/(m²·s)时Ffcry表达量最高,且Ffcry在蓝光照射20 min后逐渐上调表达,在180 min后表达量趋于稳定。最后,检测金针菇子实体不同发育时期发现,Ffcry基因在幼菇期菌盖中表达量最高,其次是伸长期菌盖和成熟期菌盖。该研究为后续研究隐花色素的分子功能以及深入揭示金针菇的光形态建成奠定了基础。