phot

叶绿体受强弱光的调控而运动,鉴于你要求从细胞骨架角度解释,那么就分成两种。

以下结论是在用弱蓝光诱导生长的条件下形成的。

1,光受体

phot是植物特有的蓝光受体蛋白。单侧弱蓝光照射下,phot1突变体表现出非向光弯曲。第2个蓝光受体突变体phot2蛋白功能丧失后,

不发生强蓝光诱导的叶绿体回避反应,因此,phot2是强蓝光诱导叶绿体回避反应的基本光受体。

phot1和phot2属于同一家族,其N端含有2个光感受区:lov1区(light,oxygen,voltage1)和lov2区,C端是Ser/Thr蛋白激酶区,蓝光诱导激酶区发生自磷酸化作用,phot均定位于质膜,但蓝光会诱导部分phot1向胞质迁移,部分phot2移至高尔基体及叶绿体外膜。

phot1和phot2以功能冗余方式介导弱光下的叶绿体聚集运动,但phot1突变体聚集反应降低,phot2叶绿体聚集反应增强,可见,二者介导聚集反应信号路径不同,phot2可能抑制了phot1依赖的叶绿体聚集运动。

2,以肌动蛋白为基础的叶绿体运动调节

肌动蛋白(actin)组成的微丝是维持真核细胞形态及结构的主要成分,也是细胞器运动的动力结构。肌动蛋白以单体和多聚体形式存在,由高度保守的基因编码。其蛋白有3个结合位点,1个ATP结合位点和2个与肌动蛋白结合的结合蛋白结合位点。在铁线蕨原丝体拟南芥、烟草的叶肉细胞中,光诱导了微丝重排。利用微丝抑制剂处理,会导致叶绿体定位发生异常。

一种位于叶绿体外膜上较短的肌动蛋白微丝,被称为叶绿体肌动蛋白微丝,,蓝光诱导其快速重排。当光照强度不变时,叶绿体处在一个固定位置,叶绿体肌动蛋白微丝就定位在叶绿体的外围锚定质膜。照射强蓝光后,在叶绿体发生避光反应1~2min后,叶绿体肌动蛋白微丝便从叶绿体的光照区迅速消失,不久又出现在运动叶绿体的前端和尾部。大多叶绿体肌动蛋白微丝聚集在叶绿体前端,形成一个不对称定位分布,牵引叶绿体运动。若增加蓝光强度,会产生大量的叶绿体肌动蛋白微丝,且叶绿体前端和尾部叶绿体肌动蛋白微丝数量的差异是通过聚合作用和解聚作用来实现的,差异越大,叶绿体避光运动速率越快。

参考资料:

乔新荣,张 凯,肖 颖关于光调控的叶绿体运动研究进展的实验报告)

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