毛柄短肠蕨红/蓝光嵌合光受体基因的克隆和蛋白质结构分析

Phytochrome 3 (PHY3) 是一种特殊的既能吸收红光/远红光又能吸收蓝光的嵌合光受体, 一些隐花植物利用 PHY3 提高在弱光环境下的光敏感性。但是, 有关植物嵌合光受体的序列信息极为匮乏。文章采用反向 PCR 法分离了蕨类植物毛柄短肠蕨红/蓝光嵌合光受体编码基因的全长序列。序列分析表明: 该基因没有内含子, 仅包含一个长度为 4 278 bp 的开放阅读框, 与铁线蕨 PHY3 的核苷酸序列具有 80％以上的一致性。该基因编码一个 1 425个氨基酸组成的蛋白质, 预测分子量为 157 kDa, 理论等电点 (pI) 为 6.29。结构分析表明, PHY3是由光敏色素和向光色素蛋白融合而成, 其 N 端序列与光敏色素 N 端序列类似, 包括 PAS、GAF 和 PHY 结构域, 负责结合吸收红光/远红光的藻蓝胆素生色团; 而 C端与完整的向光色素类似, 由 2 个 LOV和 1 个 Ser/Thr 激酶结构域组成, 可结合吸收蓝光/ UV-A 的生色团黄素单核苷酸 FMN。     

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。     

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.     

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     

红光和远红光在调控植物生长发育及应答非生物胁迫中的作用

光作为重要的环境因子之一,不仅为植物光合作用提供能量,而且作为信号影响植物对外界环境的响应。该文综述了红光和远红光对植物生长发育和非生物胁迫响应的调控作用,重点阐述了光敏色素及下游光信号转录因子整合激素等内源信号调控植物种子萌发、下胚轴伸长、芽发育及开花的分子机制,以及红光和远红光在植物响应盐、干旱及温度胁迫中的作用机制。在挖掘植物感知和响应光环境机理的基础上,利用LED光谱技术对作物进行精确补光,有望提高作物产量、品质和抗逆性,同时推进实现“双碳”目标,减少能源消耗和环境污染。     

酪氨酸水溶液的闪光光解

酪氨酸和其他两种芳香族氨基酸——色氨酸和苯丙氨酸构成了各种蛋白质的生色团,它们是蛋白质吸收光能的主要部位,从这个意义上讲,生色团氨基酸的光解反应是了解蛋白质光化学的基础。     

光敏色素A调控光响应基因表达及其翻译后修饰研究进展

光是调节植物生长发育最重要的环境信号因子之一。植物通过光受体感受自然环境中光的强度、方向以及光周期等信号的变化,从而调控其生长发育过程。光敏色素A (phytochrome A, PHYA)是植物中唯一的远红光受体蛋白,具有在黑暗下在细胞质中合成,而在照光后快速入核和降解的特性,并通过多种途径精确调节了植物光响应基因的转录网络。同时,蛋白质翻译后修饰在调节PHYA稳定性和活性的过程中发挥了重要的作用。该文论述了PHYA调节光响应基因表达以及PHYA翻译后修饰方向的研究进展,并展望了PHYA在农作物分子设计育种中的应用前景。     

光敏色素对植物抗逆反应的调控研究进展

光敏色素是红光和远红光受体,不但在植物光形态建成中扮演着重要的角色,还参与调控植物抗逆信号通路。阐述了光敏色素及其互作的转录因子通过诱导植物激素信号途径调控植物对病原菌、害虫等生物胁迫的反应及作用机制,以及光敏色素调控植物对临近植物的竞争胁迫、干旱、低温、高温等非生物胁迫反应的作用机制研究进展,并讨论与展望了光敏色素研究领域所面临的挑战与发展方向。     

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。     

光受体介导信号转导调控植物开花研究进展

光照是影响植物生长发育的重要环境因子, 开花是高等植物生活史上最重要的事件。植物通过光受体感知外界环境中的光照变化, 激活一系列信号转导过程从而适时开花。该文介绍了高等植物光受体的种类、结构特征和生理功能的研究进展, 并系统阐述了红光/远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素以及FKF1/ZTL/LKP2等介导光信号调控植物开花的分子机制, 包括光受体对CO转录及转录后水平调控和对FT转录水平的调控等。此外, 还介绍了光受体整合光信号与温度和赤霉素等信号调控植物开花的研究进展, 并展望了未来的研究方向。     

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     

隐花色素

光形态建成是光辐射影响下的植物生长发育过程,首先被人们观察到的是光对植物形态结构方面的影响。光照使黄化植物转绿而茁壮生长、影响种子萌发、并且调节植物的开花进程。这三类重要的现象推动这个领域的研究深入发展,通过红光和远红光可逆生理作用的认识导致了植物光敏色素的发现。使光敏色素活     

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。     

高等植物光敏色素的分子结构、生理功能和进化特征

光敏色素是植物感受外界环境变化的最重要光受体之一, 对红光和远红外光非常敏感。本文综述了光敏色素的分子结构、它所包含的结构域和相应功能以及植物各主要类群中光敏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光敏色素的生理功能与作用机制。最后, 基于最新的研究进展提出了将来的研究方向。     

高等植物光敏色素的分子结构、生理功能和进化特征

光敏色素是植物感受外界环境变化的最重要光受体之一,对红光和远红外光非常敏感。本文综述了光敏色素的分子结构、它所包含的结构域和相应功能以及植物各主要类群中光敏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光敏色素的生理功能与作用机制。最后,基于最新的研究进展提出了将来的研究方向。     

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。     

光色素信号通路中磷酸化修饰研究进展

光是植物的唯一能量来源, 植物在进化过程中产生不同的光敏色素来感知光信号。光信号通路中元件通常被特异翻译后修饰调节。光敏色素是一种自磷酸化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 可以被一些蛋白磷酸酶去磷酸化。通过对光敏色素A (phyA)和光敏色素B (phyB)的自磷酸化位点研究, 发现自磷酸化对光敏色素的功能及其介导的信号通路起着非常重要的作用。光激活的光敏色素诱导光敏色素作用因子(PIF)磷酸化, 这对于PIF的正常降解及光形态建成的起始是必需的。该文主要介绍了光敏色素信号通路磷酸化修饰的最新进展, 以期为深入研究光敏色素信号转导机制提供参考。     

光敏色素对黄化绿豆幼苗下胚轴原生质体钙吸收的调节

红光引起黄化绿豆(Phaseolus raditus L.)幼苗下胚轴原生质体积累~(45)Ca~(2 ),在光辐照度未达到饱和值前,~(45)Ca~(2 )积累量与光照强度或光照时间呈正相关;远红光可逆转红光引起的~(45)Ca~(2 )积累,~(45)Ca~(2 )积累的多寡取决于最后一次是照射红光还是远红光,表明光敏色素对Ca~(2 )吸收具有调节作用。     

光敏色素信号通路中磷酸化修饰研究进展

光是植物的唯一能量来源,植物在进化过程中产生不同的光敏色素来感知光信号。光信号通路中元件通常被特异翻译后修饰调节。光敏色素是一种自磷酸化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,可以被一些蛋白磷酸酶去磷酸化。通过对光敏色素A(phy A)和光敏色素B(phy B)的自磷酸化位点研究,发现自磷酸化对光敏色素的功能及其介导的信号通路起着非常重要的作用。光激活的光敏色素诱导光敏色素作用因子(PIF)磷酸化,这对于PIF的正常降解及光形态建成的起始是必需的。该文主要介绍了光敏色素信号通路磷酸化修饰的最新进展,以期为深入研究光敏色素信号转导机制提供参考。     

双磷酸核酮糖羧化酶和果糖双磷酸酯酶合成的光调节

用红光(650nm)或远红光(740nm)照射后,测定了黄化芥菜子叶中活化状态下核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase,E.C.4.1.1,39),果糖1,6-二磷酸酯酶(FBPase,E.C.3.1.3.11)和景天庚酮糖1,6-二磷酸酯酶(SBPase,E.C.3,1.3.37)的酶活性。叶片对光的反应表明存在光敏感期。在光敏感期的红光可使 RuBPCase 和 FBPase 合成,但对 SBPase 的合成没有影响。红光的这种作用可被远红光逆转,所以红光对这两种酶的合成的启动是通过光敏色素而实现的。在超过阈值的光下,酶合成的量与光量子数无关,光敏色素只影响酶合成的启动,但是酶的持续合成还要依赖其它因素。