Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
20—1429
306
Глава 8
Таблица 8.2
Некоторые реакции, контролируемые фитохромом
Водоросли, мохообразные и папоротникообразные
Покрытосеменные
Прорастание спор Движение хлоропласта Рост и дифференцировка протонемы
Прорастание семян Образование изгиба гипокотиля Растяжение междоузлия Заложение примордия корпя Заложение и рост листа Движение листочков Возникновение электрического потенциала
Проницаемость мембран Фототропическая чувствительность Геотропическая чувствительность Синтез антоцнана
Голосеменные
Прорастание семян Образование изгиба гипокотиля Растяжение междоузлия Покой почек
К/ДК-эффекты столь характерцы для фитохрома, что если эти эффекты наблюдаются в любой данной биологической реакции, то можно считать, что последняя включает фитохром. Именно эти разнообразные аспекты роста и развития, находящиеся под контролем фитохрома, называются фотоморфогенезом.
Совершенно очевидно, что фитохромная регуляция проявляется не только в особых явлениях, таких, как светочувствительность семян, но может распространяться и иа более общие процессы, например на развертывание листа или растяжение стебля при нормальном развитии зеленого побега. Каждому знаком внешний вид этиолированных, выращенных в полной темноте, побегов. Симптомы этиоляции могут быть частично сняты довольно короткими периодами (по 5 мин) ежедневного освещения красным светом, а эффект К может быть нейтрализован ДК, что указывает на фитохромную регуляцию (рис. 8.5). Однако развитие хлорофилла требует более длительных периодов освещения, и для полного развития того, что мы называем «нормальным» зеленым побегом, требуются довольно высокие уровни энергии (с. 314).
8.4. ВЫЯВЛЕНИЕ И КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ФИТОХРОМА IN VIVO
Обнаружение и измерение фитохрома в тканях растения основано на использовании спектрофотометрических методов, с помощью которых определяют различия в спектрах поглощения при 660 и 730 нм после освещения К и ДК; эти же методы служат для выделения фитохрома. С этой целью ткань вначале облучают красным светом, чтобы перевести фитохром в форму Рдк, и определяют разницу ЛАк между поглощением при 660 и 730 нм. Затем пигмент переводят в форму Рк облучением.
Фотоморфогенез
307
,ДК-светом и определяют разницу АЛдх между поглощением при этих двух длинах волн.
Разница между двумя измерениями (рис. 8.6) будет отражать общее количество содержащегося фитохрома, т. е.
Д (ДЛ) — ДЛдк— длк,
где ДЛ — разница в поглощении при 660 и 730 нм.
В этиолированных тканях содержится много фнто-хрома, причем наибольшие концентрации обнаружены в мернстематических тканях, в том числе в кончиках побегов н корней, а также в камбиальных тканях. Содержание фитохрома в зеленых тканях недостаточно для спектрофотометричсско' го измерения, однако в экстрактах из листьев ряда видов были обнаружены его .небольшие количества.
Рис. 8.5, Регуляция фитохромом развития побега фасоли (Phaseolus vulgaris). (По R. J. Down, PJant Physiol., 30, 4G8 1955.)
Л. Роет в непрерывной темноте. Б. Двух-мппутное освещение красным светом. В. Двух минутное освещение красным и пятиминутное — дальним красным. Г. Пятим гшутл ос освещение дальним красным.
8.5. ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ ФИТОХРОМА
Были сделаны попытки установить местоположение фитохрома в клетке. Наиболее прямой подход состоит в использовании иммуноцитохимическнх методик. Для этого сначала получают кроличьи антитела против чистого фитохрома и обрабатывают ими срезы растительных тканей. Молекулы кроличьих антител взаимодействуют с молекулами ф.итохрома, находящегося в клетке. Затем срез обрабатывают бараньей антисывороткой к кроличьим антителам, что приводит к образованию кроличьего антипероксндазно-пероксидазного комплекса, так что каждая молекула фнтохрома «метится» ферментом пероксидазой, локализацию которого можно определить гистохимическими методами (рис. 8.7). Таким путем было установлено, что фитохром в форме Рк не имеет строгой локализации в клетке и может находиться в митохондриях и пластидах, а также в цитоплазме, но ие в ядрах или вакуолях. Однако, перейдя в форму Р дк в
201*
Длина Залны, нм
Рис. 8.6. Схема изменения поглощения, измеренного при количественном анализе фитохрома. (R. Е. Kendrick, В. Frankland, Phytochrome and Plant Growth, Edward Arnold, London, 1976.)
Примечание: Дк=х—*i (после красного), Ддк —У—Hi (после ^дальнего^ красного). Сплошная линия — красный, прерывистая — дальний красный.
У КИП
Рис. 8.7. Двойной непрямой метод выявления антигена (см. текст). (L, Н. Pratt, R. A. Coleman, J. М. Mackenzie, Light and Plant Development, ed. H. Smith, Butterworths, London, 1976.)
ФХ—фитохром; ПО — пероксидаза; КАФ— кроличья антисыворотка к фито-хрому; БАС—баранья антисыворотка к иммуноглобулину кролика; КАП — кроличьи антитела к пероксидазе.
Фотоморфогенез
309>
Б
к-дк-к
Темнота
к-дк
К
^ggssa»'
Рис. 8.8. А. Изменения ориентации хлоропласта мужоцни при действии красного (К) и дальнего красного (ДК) света. Самый верхний рисунок—ориентация в профиль. Б. Поглощение поляризованного света молекулами фптохрома, меняющими дихромческую ориентацию с конверсией Рк-у-Р цц. Поперечный срез мужоцни, где вектор поглощения Рк расположен параллельно поверхности клетки, а вектор поглощения Р дк, — перпендикулярно. Молекулы, находящиеся в благоприятном положении для поглощения поляризованного света, выделены жирными линиями. Изменение фотостационарного состояния в правую или левую сторону обозначено жирными стрелками. (Электрический вектор' располагается под прямым углом к направлению полярнзованпого света, что показано синусоидальными кривыми вверху.) (W. Haupt, Phytochrome, eels., К. Mitrakos, К. Shropshire, Academic Press, London, 1972.)
