光照逆境

弱光以及黑暗作為多因素誘導水稻衰老的壓力源

弱光反應機制

光照需求/弱光之生化代謝

分蘗期和孕穗期時光照需求約在 60000~80000 lux

遮光狀態下,光敏素B (phytochrome B, PhyB)活性下降

葉綠體型態改變(水腫狀.接近圓形)、數量減少

抽穗階段-穀粒和穗數的減少

調控分子

LRP: 光調節蛋白

SBPase: 景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶

PSII-PSB27-H1: 參與光合能量代謝和受光損傷的 PSII 的修復,另外它能促進 PSII 中錳離子簇化物的組裝。

CAB蛋白: 葉綠素 a/b 結合蛋白

GAPDH: 甘油醛-3-磷酸脫氫酶

GAPB: 甘油醛-3-磷酸脫氫酶B亞基

黑暗反應機制

植物酵素動態變化

信號分子調控

轉錄調節

茉莉酸 ZIM 結構域蛋白 (OsJAZ8)

JA 信號相關基因(OsMYC2 、 OsCOI1a、OsLOX2、 OsAOS1)

細胞分裂素濃度顯著增加

ABA 濃度下降

糖濃度 : 延遲 DIS

褪黑激素 : 抑制 DIS

pls3 : 加速衰老

Proline : 累積於葉片

乙烯不敏感轉錄因子(EIN3)

NAC轉錄因子調節 SAG 表達

MYB轉錄因子家族

葉片的顏色與老化

誘導chlorophyll degradation enzyme-encoding gene (CDG)表現

Senescence-associated genes (SAGs)表現

由Pheophorbide a oxygenase (PAO) / phyllobilin pathway調控

葉綠餅和餅膜數減少

蛋白質調節

抑制

增強

酸性蛋白酶(acid proteinase)

羧態酶(Carboxypeptidase)

胺態酶(aminopeptidase)

Mg離子螯合酶

葉綠素合成酶

葉綠素還原酶

降解Rubisco

過量光照如何導致植物細胞死亡

脂質光氧化

細胞死亡的機制

荷爾蒙調節

內質網

ROS 會攻擊脂質,產生特定的過氧化物

Phytoprostanes植物前列腺素、Phytofurans 植物呋喃幫助植物面對光合氧化壓力

RCS

Acrolein

4-hydroxynonenal,HNE

Malondialdehyde,MDA

AGC kinase OXI1 : 在過度光照下,PCD的關鍵因子

JA-Ch1 : 過度產生1O2⇨光氧化損傷

JA-ddE2 : AOS失能⇨缺乏JA合成

SA-sid : 對高光耐受性較高、脂質過氧化顯著減少

缺少ABA : 增強植物對光的敏感性

缺少cytokinin ⇨ 脂質過氧化減少 + 葉綠素損失

ER STRESS : 當未折疊或錯誤折疊的蛋白質在 ER 腔中聚集,並壓倒 ER 的折疊能力時。

Bcl-2 家族

AtBAG7

BIP

NRP

細胞死亡的負調因子,保護細胞免於凋亡

位於 ER 中的 和 Bcl-2 相關的 athanogene (BAG) 家族的成員

延遲衰老,並導致NRP調節的細胞死亡減弱

促進 caspase-1-like和 caspase-3-like活性