什么是光敏色素(Phytochrome)？

光敏色素是一种存在于大多数植物和细菌中的色素，用于监测光的颜色。植物可以利用这种色素来确定光周期、种子何时发芽、何时开花以及何时制造叶绿体，光合作用中使用的一种关键化学物质。光合作用是植物将阳光转化为营养的过程。光敏色素也可以用来控制叶子的形状和大小、种子的长度、叶子的数量，以及种子的最佳长度，以充分利用手中的光线。光合作用是植物将阳光转化为营养的过程。色素是一种通过反射某些光波和选择性吸收某些光波来改变物体颜色的物质。例如，想象一下红色、黄色，蓝色的光线照射在一个球上，如果球反射蓝色并吸收所有其他的光波，在观察者看来球是蓝色的。光敏色素是一种特殊的色素，有两种形式：Pr和Pfr，分别吸收红光和远红光，发出从绿色到蓝色的色调。红光和远红光是相对较低能量和频率的光源，与电磁光谱中的其他光波相比。光敏色素是一种感光物质，或者说是一种蛋白质，它能感知生物体上的光并引起反应。它既有蛋白质成分，也有发色团成分，负责吸收红光的一部分。分子开始以Pr的形式吸收红光，使光敏色素发生化学变化而变成Pfr。光敏色素的这种Pfr状态是活性状态，或植物开始反应过程的状态，在开花植物中，这种检测光的方法有助于形成光周期，即对白天和夜晚的反应植物也可以利用光敏色素来改变叶子的形状和大小，并开始合成叶绿体。这就保证了光合作用能够最佳地利用手头的光。监测光也很重要，这样种子就可以成功地生长，而不必干燥或接受太少的阳光。光敏色素的发现始于对植物光周期的观察。科学家开始注意到，植物对白天和夜晚的反应不同；有些植物改变白天的生长过程，有些植物喜欢在较短的白天开花，有些植物甚至在夜间光照几分钟就停止开花。在20世纪30年代，在贝尔茨维尔农业研究中心，植物学家斯特林·亨德里克斯、生理学家马里恩·帕克和化学家哈里·博思维克联手研究这一现象。1948年，光谱仪测试表明，光周期是由一种单一的色素引起的。1952年，试验表明，植物在远红光下发芽停止，而在红光下又重新萌发。1959年，研究小组对萝卜种子进行了决定性的试验，并将这种色素命名为phytochrome。