光週期性與光敏素
目前研究得知:植物感應黑暗期的物質是光敏素,也是感應光中斷的主要物質。光敏素以兩種型式存在,一種可吸收紅光,稱為紅光光敏素(簡稱 Pr 或 P660);另一種可吸收遠紅光,稱為遠紅光光敏素(簡稱 Pfr 或 P730)。此兩種型式可互相轉換,亦即:紅光光敏素吸收紅光後轉變成遠紅光光敏素;反之,遠紅光光敏素吸收遠紅光後轉變成紅光光敏素,而且此反應是可逆的。在結構上,光敏素是由一個多肽(polypeptide)及一個色素基(chromophore)所組成的蛋白質,其中色素基是可吸收光線的色素分子,且可在吸收紅光後,由順式型(cis-form) 轉成反式型(trans-form);或在吸收遠紅光後,有逆向轉換的改變。此外,學者發現吸收紅光後的光敏素(遠紅光光敏素;Pfr 型)與植物的生理反應有產量上的關連性;換言之,Pfr 型產生愈多,生理反應愈明顯。然而卻與 Pr 型減少的量無關;再者,由於生理反應也並非直接與 Pfr 型的絕對產量有關,故學者認為:生理反應的表現決定於 Pfr、Pr 兩型的相對比例,或是取決於 Pfr 占光敏素總量的百分比。
Pr 及 Pfr 比例上的變化,對光週期性植物開花有不同影響,當植物處於黑暗時,體內的 Pfr 較容易轉成 Pr,使 Pr 的相對比例高於 Pfr,若持續黑暗,則 Pfr 量降至足以誘導短日照(長夜)植物開花,或抑制長日照植物開花。倘若以紅光中斷黑暗,Pr 又轉成 Pfr,故 Pfr 累積至足以誘導短日照植物開花,或反而誘導長日照植物開花。同理推論下去,反覆以紅光、遠紅光進行光中斷處理,則以最後處理的光照類型會改變 Pfr、Pr 兩型的相對比例,而決定植物的開花率。
資料來源:教師手冊 翰林版