fotomorfogenez ve ışık reseptörleri

FOTOMORFOGENEZ
VE IŞIK
RESEPTÖRLERİ
• Normal şartlar (ışık) altında gelişim
• Hareketler
• Geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz morfogenik
cevaplar
• Fitokrom ve kriptokrom
IŞIK-BİYOLOJİK OLAYLAR
1- Işığın zararlı ve öldürücü etkileri
2- Çevreden bilgi elde etme (yön bulma, hareket,
fotoperiyodizma)
3- Fotosentez
- Bitkilerdeki fotosistemler:
1- Fotosentetik (FS1 ve FS2)
2- Fitokrom sistemleri
3- kriptokrom sistemleri
IŞIK-BÜYÜME GELİŞME
• Çimlenme-heterotrof
• Işık-deetilasyon-fotosentetik kapasitenin
kazanılması
• Yaprak oluşumu ve genişlemesi
• Gövde uzaması
• Kloroplast gelişimi
• Pigment ve enzim sentezi
GÜNEŞ
•
•
•
•
•
•
300-1000 nm
Işık=Enerji + bilgi
Işık kalitesi (tipi, reng, dalga boyu)
Işık miktarı
Işığın yönü
Işık periyodisitesi-günlük ve mevsimsel
IŞIK VE KARANLIKTA BÜYÜYEN
BİTKİLER
•
•
•
•
Etiyole bitki
Uzun internodlar
Küçük yapraklar
Olgunlaşmamış
kloroplastlar
• Proplastidler→Etioplast
lar
etioplast
kloroplast
TOHUM ÇİMLENMESİ VE IŞIK
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hızlandırıcı, inhibe edici veya etkisiz
Fitokrom
Pfr fazla-çimlenme oranı yüksek
Sıcaklık+ışık
Düşük sıcaklık→Işık ihtiyacı az
Yüksek sıcaklık → Işık ihtiyacı fazla
Işık yerine giberellinler
Sitokinin → Işığa duyarlılık fazla
Testanın uzaklaştırılması → ışık ihtiyacı biter
ETİYOLE VE YEŞİL BİTKİLERİN BÜYÜMESİ
•
•
•
•
•
Hücre bölünmesi ve olgunlaşması
Doku yaşı-ışık etkileşimi
Plumulada (gövdede) çengel oluşum ve açılması
Yeşil bitkilerde fitokrom daha az
Yeşil bitkilerde fitokrom daha kararlı
FİTOKROM
Işık uygulaması
Çimlenme (%)
Karanlık
21
Kırmızı ışık (5 dk.)
92
Kırmızı ışık (5 dk.) + Kırmızı
ötesi ışık (10 dk.)
38
K-KÖ-K
88
K-KÖ-K-KÖ
42
Kırmızı ötesi ışık (10 dk.)
40
FİTOKROM FORMLARININ DÖNÜŞÜMÜ
İNAKTİF
Kırmızı ışık
Pr
AKTİF
Pfr
FİZYOLOJİK
CEVAPLAR
Kırmızı ötesi ışık
Karanlıkta yavaş dönüşüm (sıcaklık, pH, kimyasallar)
FİTOKROMUN YAPISI VE BİTKİDE
BULUNDUĞU YER
•
•
•
•
Pigment-protein kompleksi
Fitokrom=Protein+Kromofor (kovalent bağ)
Kimyasla olarak tetrapirol
Meristematik bölgeler
kırmızı ışık
kırmızı
ötesi ışık
FİTOKROMUN FİZYOLOJİK
ETKİLERİ
 Etki süresi 5 dk
 Membran özellikleri
 Biyolojik saat (kırmızı-kırmızı ötesi)
 Günlük (sirkadyan) ritmler-fotosentez ve
solunum
 Circa diem (yaklaşık bir gün)
 Yapraklardaki niktinasti (uyku) hareketleri
 TOC1, CCA1 ve LHY genleri
TURGOR DEĞİŞİMLERİ-İYON
AKIŞLARI
 Niktinasti-pulvinus-motor hücreleri-iyon
hareketleri
FİTOKROMUN ETKİ MEKANİZMASI
• Işığın absorbsiyonu
• Hücresel reaksiyonların uyarılması
• Çeperleri PO4-2 ile (-) yüklenmiş beher-Kırmızı
ışık-kök pozisyonundaki değişim
• H+, K+ ve Ca+2
• Genler
FİTOKROMLARIN SİNYAL
İLETİMİ
 Nukleusdaki düzenleyici proteinler-negatif
regülasyon
 Sitoplazmadaki düzenleyici proteinler-Pfr
aktivasyonu, inaktivasyonu ve kararlılığı
G proteinleri ve Ca+2 iyonları
Rubisco’nun küçük alt ünitesi (SSU)
Kloroplast gelişimi
MAVİ IŞIK RESEPTÖRLERİ
 Mavi ışık (400-475 nm)
 Kriptokromlar, fototropin ve zeaksantin
Kriptokromlar - gövde uzamasının inhibisyonu
ve çiçeklenme
 Fototropinler - Fototropizma
 Zeaksantin - stoma hareketleri
 CRY1 ve CRY2