光敏素－上

光敏素(Phytochromes)－上
臺北市立第一女子高級中學生物科林玟娟老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

「光」對植物有何影響？要回答這個看似簡單的問題，卻絕非三言兩語就可說清楚，諸如：光合作用必需要有光才能進行、氣孔的開閉受光影響、光週期植物的開花受光調控……等等，實在不勝枚舉。

很明顯的，「光」這個環境因子大大的影響著植物的生活。

然而植物和動物不同，並無感覺器官來接受光的刺激，它們要如何感受「光」的存在呢？答案其實很簡單：植物細胞具有光受體，能讀取「光」的資訊（例如波長、強度），並透過訊息的傳遞，引發一連串的生理化學反應，進而在生長發育上做出最適切的反應。 科學家將植物對光的反應，統稱為「光形態發生」(photomorphogenesis)。

目前根據科學家對光形態發生的研究得知，開花植物演化出三組主要的光受體系統，來取得與解釋「光」所提供的資訊，它們分別為光敏素(phytochromes)、隱色素(crytochromes)及向光素(phototropin)，其中光敏素吸收紅光與遠紅光，隱色素和向光素則吸收藍光和UV光。

此三組光受體中，又以光敏素對光形態發生的影響最鉅。 光敏素在植物生長發育的每一個階段，都扮演著一個舉足輕重的角色。 最早提出「光敏素」概念的科學家Borthwick 和Hendricks就是以種子萌發、莖的延長及光週期控制開花等生理現象進行研究，才提出此假設性的色素（當初他們並未萃取出光敏素，無法得知此色素是否存在）。他們發現這些不同成長階段的生理現象，有兩個共同特性與「光」有關： 第一、作用光譜(action spectrum)雷同：這些生理現象在紅光（660nm）區有相似的吸收波峰； 第二、具有光可逆性(photoreversibility)：植物對紅光的反應，可被隨後的遠紅光處理所逆轉（見表一）。

尤其是第二個特性，在當時研究文獻中是沒有記載過的現象。因此Borthwick 和Hendricks假設有一新色素存在植物體內，由於濃度很低，連黑暗中生長的白化幼苗組織中，都無法看到此色素的顏色（現在已知光敏素為藍綠色）。

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