光敏色素的pr和pfr构型

 

来源公众号：小茗惠子的笔记　作者：小茗惠子

光敏色素概述

光敏色素是植物体内的一类色素-蛋白质复合体，它如同植物的“眼睛”，能够感知光信号（特别是红光和远红光），从而调控植物的整个生长发育过程，如种子萌发、避荫反应、开花时间等。

光敏色素有两种可以互相转换的构型：Pr型 和 Pfr型。它们的特性和转换是理解其功能的关键。

Pr构型与Pfr构型的特点与区别

简单来说：Pr是“休眠”状态，Pfr是“工作”状态。

吸收的光质区别与逆转效应

1. 吸收的光质区别

Pr型：主要吸收红光（R，波长约660nm）。吸收红光后，其结构会发生改变，转变为Pfr型。

Pfr型：主要吸收远红光（FR，波长约730nm）。吸收远红光后，其结构会变回Pr型。

2. 红光和远红光的逆转效应

这两种构型在红光和远红光照射下可以相互逆转，这是一个可逆的光化学反应。

其过程可以概括为下图所示的循环：

这个循环是理解光敏色素作用的核心。植物最终表现的生理反应，取决于环境中红光和远红光的比例，从而决定了体内Pfr型光敏色素的相对含量。

与光敏色素构型的联系及生理意义

植物通过感知Pr和Pfr的相互转换来解读环境光信号，其联系如下：

黑暗环境下：

1、植物体内积累的主要是Pr型。

2、Pfr水平很低，许多需要Pfr来启动的生理过程（如种子萌发）被抑制。

白光或红光照射下：

1、Pr吸收红光，大量转变为Pfr。

2、Pfr比例升高，激活相关生理反应。例如：

促进种子萌发。

抑制幼苗节间过度伸长（防止徒长）。

促进叶片展开和叶绿体发育。

远红光照射下或处于荫蔽环境时：

1、荫蔽环境中，茂密的树冠会吸收大部分红光，透过更多的远红光。

2、Pfr吸收远红光，逆转为Pr。

3、Pfr比例下降，其主导的生理反应被逆转或抑制。例如：

抑制种子萌发（如果用远红光照射喜光种子，会解除红光促进萌发的效应）。

促进节间伸长（这是“避荫反应”的表现，植物试图快速长高以获取更多阳光）。

经典实例：莴苣种子的萌发实验

1、用红光照射莴苣种子 → 促进萌发（因为Pr转为Pfr）。

2、用远红光照射 → 抑制萌发（因为Pfr转为Pr）。

3、如果用红光→远红光→红光→远红光… 的顺序反复照射，种子最终是否萌发取决于最后一次照射的光质。最后一次是红光就萌发，是远红光就不萌发。这完美证明了两种构型的可逆性及其生理效应的对立性。

总结

1、Pr和Pfr是光敏色素两种可逆的构型，Pr是失活型，Pfr是活化型。

2、光质区别：Pr吸收红光（660nm），Pfr吸收远红光（730nm）。

3、逆转效应：红光使Pr转为Pfr，远红光使Pfr转回Pr。

4、核心联系：植物通过监测体内Pfr/总光敏色素的比率 来感知环境，并做出相应的生长发育调整，这是植物适应环境的重要机制。

来源网址：生物拓展丨光敏色素的pr和pfr构型