光敏素（phytochrome）與光合作用（photosynthesis）（一）

老葉剛回台灣的時候，每次有人問我研究什麼？當我說「光敏素」的時候，對方往往就會開始問我「光合作用」。於是我只好開始解釋，雖然「光敏素」與「光合作用」都跟光有關，但是他們並不是一件事。

當然，要仔細的考慮下去，其實光敏素跟光合作用的關係很大。怎麼說呢？

原來，光敏素就像植物的眼睛，可以幫助植物看到光的有無、光的顏色組成、以及光的亮度。對動物來說，眼睛就是幫我們看到東西，了解周遭環境；但是植物的眼睛還擔負著一個很重要的任務，就是啟動光合作用。

由於植物是「光合自營生物」（photosynthetic autotroph），對一個自營生物來說，每一樣東西都要自製。每一樣東西都要自製這個概念，有時候有點難懂；簡單來說，如果你要吃雞排：異營生物（heterotroph）吃雞排就是上街去買一塊雞排就好，但是自營生物就要開始種玉米跟小麥。

為什麼要種玉米跟小麥呢？種玉米是要生產雞的飼料，種小麥（或許要種樹薯）則是要生產包裹雞排用的澱粉。

還不只這樣，還要種大豆用來生產炸雞排的油、還要去曬鹽巴...覺得夠麻煩了嗎？還想不想吃雞排？或許看到這裡你會說，我吃素好了！

哈哈，扯遠了。不過這個比喻應該可以讓你了解，自營生物因為「所有需要的物質都要自製」（很重要所以請自己唸三次），所以他們的生活是非常複雜的。

因此，對一棵植物來說，如果沒有光（或是光線不夠），就不能進行光合作用了；但是問題不僅僅是在「沒有光不能進行光合作用」這件事，還有更多需要考慮的，包括：

一、要不要產生新的葉綠體（chloroplast）？產生新的葉綠體意味著要消耗很多能量來合成葉綠素（chlorophyll）、光系統（photosystems）以及葉綠體裡面的類囊體膜（thylakoid）等等。這些都要消耗能量來合成。
二、要不要保留原有的葉綠體？保留到什麼程度？維持生物的構造並不像家裡的家具那麼簡單，光系統裡面的D1蛋白每30分鐘就要更換一次，其他的蛋白質也要定期更換。而這些更換也都要消耗能量。
三、如何維持植物本身的基本能量需求，直到光再度出現或增強？不只是葉綠體，植物就跟我們一樣，也有基本的能量需求；在沒有光的時候就沒有能量來源，這時候，植物只能「苦撐待變」，等到有光的時候（或是光線夠的時候）再重新開始。

看到上面這三點，是否開始覺得有點頭昏了？事實上，老葉只說了有光沒光，還沒有提到光波長的問題哪！原來，植物使用光合色素來進行光合作用，而依據植物在分類學上的位置，他們使用的光合色素各不相同。為了不要讓讀者看到這裡決定關掉電腦（因為已經被老葉弄暈了），我們專心看種子植物。

種子植物使用葉綠素a與葉綠素b進行光合作用。而它們的吸收光譜是像這樣的：

圖片來源：wiki

可以看到，他們主要吸收區域在藍光（400-500nm）與紅光（630-680nm）兩個波段。所以，就算有光、就算光夠亮，只要這兩個波段的光有缺少，對植物來說，那還是沒有用的光。例如綠光就是它們不需要的，所以，如果你以為植物是綠的，所以認為幫他照綠光對他是有好處的，其實你是在謀害他啊！而那也是為什麼在辦公室裡面養的植物，通常都會越養越蒼白、越養越細弱的原因...