·常规信息
基因(座)名称光敏色素C
Phytochrome C
基因符号PHYC
所在染色体3 (已克隆)

日本学者成功分离了光敏色素A phyA、光敏色素B phyB 和光敏色素C phyC的突变体,同时还构建了各种可能的双突变体。尽管phyBphyBphyC 突变体的幼苗部分丧失了对持续的红光Rc 照射的敏感性,但是脱黄化的反应依然显著,双突变体phyAphyB 对Rc 的响应则彻底丧失了,这些结果表明PHYA 和PHYB 对Rc 条件下脱黄化的控制是一种高度冗余的方式。在持续的远红光FRc 照射下,phyA 突变体表现出脱黄化机能的部分受损,同时phyAphyC 的双突变体表现了并不显著的残余光敏色素反应,这说明不仅仅是PHYA,PHYC 也涉及了水稻对FRc 的光感受。有趣的是,在脉冲照射实验中,phyBphyC 双突变体表现出了明显的R/FR可逆性,结果表明PHYA 和PHYB 都可以介导低辐照度反应诱导的基因表达。水稻是短日照植物,作者发现phyBphyC 的突变都能在长日照条件下引发水稻适度提早开花,而phyA 的单独突变对开花时间的影响则非常小。然而,当伴随有phyBphyC 突变时,phyA 突变也可以显著的提早开花(Takano et al., 2005)。

水稻光敏色素是感受红/远红光的唯一光受体。长期以来,光敏色素一直被认为是植物中负责感受红光和远红光的唯一受体,但却一直都没被确切的证明过。为了直接检验这个假说,日本学者构建了日本晴phyAphyBphyC 的三突体,并检测了其对红外和远红外光的反应。水稻只有3个光敏色素基因,PHYAPHYB PHYC,因此作者构建的突变体植株中已彻底缺失光敏色素。在黑暗条件下生长的水稻幼苗发育出较长的胚芽鞘同时伴随有规则的回旋生长。光敏色素的三突变体不仅在黑暗条件下,而且在持续的红光或远红光照射下都表现出类似正常幼苗的典型的暗形态建成过程。在红光或远红光条件下生长的三突变体幼苗表型与黄化苗完全一致,同时突变体幼苗中没有检测到光诱导基因表达。这些直接的证据都说明至少是在水稻幼苗建成时期,光敏色素是感受红/远红光的唯一光受体。此外,三突变体的表型发生了显著的的变化。最值得注意的是三突变体的节间表现为异常的伸长,即便是处在营养生长时期,也是如此。而对于野生型而言,在营养生长期是从不进行节间伸长的。三突变体在长日照条件下表现为提早开花,同时由于不完全的雄性不育,突变体只能结出非常少的种子。这些结果表明光敏色素在水稻营养生长时期对促进光和作用能力最大化起着重要的作用(Takano et al., 2009)。

光敏色素在不同的层次调控水稻节的伸长,如调节GA 生物合成基因OsGA3ox2 的表达、ACO1 的表达以及节伸长的起始(Iwamoto et al. 2011)。

光敏色素抑制赤霉素氧化酶基因GA20ox的表达。水稻幼苗中,光敏色素介导抑制赤霉素的生物合成,而隐花色素cry1参与诱导赤霉素活性的失活,这些独立作用的积累降低了光下活性赤霉素的含量。与双子叶植物研究的结果不同,水稻中不同光受体通路独立且协调地调节活性赤霉素含量(Hirose et al. 2012)。

【相关登录号】
cDNAs及其产物:AB018442
参考基因组位点:Os03g0752100(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os03g54084(本地MSU-RGAP
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·遗传(物理)图谱
#图谱名称连锁群开始位置终止位置
1日本晴序列注释图谱(2008)33181846731820753
·ONTOLOGY及相关基因
表型特征赤霉素含量(TO:0002675)
生物进程光形态建成(GO:0009640), 赤霉素生物合成负调控(GO:0010373)
·参考文献
1Fumiaki Hirose;Noritoshi Inagaki;Atsushi Hanada;Shinjiro Yamaguchi;Yuji Kamiya;Akio Miyao;Hirohiko Hirochika;Makoto Takano
  Cryptochrome and Phytochrome Cooperatively but Independently Reduce Active Gibberellin Content in Rice Seedlings under Light Irradiation
  Plant and Cell Physiology, 2012, 53(9): 1570-1582
2Asami Osugi;Hironori Itoh;Kyoko Ikeda-Kawakatsu;Makoto Takano;Takeshi Izawa
  Molecular dissection of the roles of phytochrome in photoperiodic flowering in rice
  Plant Physiology, 2011, 157(3): 1128-1137
3Masao Iwamoto;Seiichiro Kiyota;Atsushi Hanada;Shinjiro Yamaguchi;Makoto Takano
  The Multiple Contributions of Phytochromes to the Control of Internode Elongation in Rice
  Plant Physiology, 2011, 157(3): 1187-1195
4Makoto Takano;Noritoshi Inagaki;Xianzhi Xie;Seiichiro Kiyota;Akiko Baba-Kasai;Takanari Tanabata;Tomoko Shinomura
  Phytochromes are the sole photoreceptors for perceiving red/far-red light in rice
  Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009, 106(34): 14705-14710
5Makoto Takano;Noritoshi Inagaki;Xianzhi Xie;Natsu Yuzurihara;Fukiko Hihara;Toru Ishizuka;Masahiro Yano;Minoru Nishimura;Akio Miyao;Hirohiko Hirochika;Tomoko Shinomura
  Distinct and Cooperative Functions of Phytochromes A, B, and C in the Control of Deetiolation and Flowering in Rice
  The Plant Cell, 2005, 17(12): 3311-3325
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