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植物的眼睛:光敏素(phytochrome)

說植物有眼睛,可能有點難以想像。但是,因為植物是「光合自營生物」,所有它需要的物質,全部都要靠自己來合成;而所有物質的合成,都是從光合作用開始。

怎麼說呢?如果我們把任何一種生物當作一個大餐廳,動物大餐廳就是到市場去買菜、買肉、買米買麵,到餐廳的廚房裡面洗洗切切,端出一道道的好菜;而植物大餐廳卻不能去市場買菜、肉、米、麵,而是廚房後面還有一座很大很大的農場,種菜、種稻、種麥、養牛羊雞豬...這座很大很大的農場,就像植物的光合作用。

但是,光合作用沒有光就不能啟動。這裡的光,就像農場裡的水一樣;沒有水,不能灌溉、不能提供牛羊雞豬要喝的水...所以,如果沒有水,農場裡的農夫就不敢播種,也不敢買進小牛、小羊、小雞、小豬了。對一個農場來說,要確定有水,才能開始準備播種與購買動物;而對植物來說,如果沒有光,不只是光合作用不能啟動,甚至連進行光合作用所需要的設備--葉綠體--都不可以產生。

那麼,誰來確定有光呢?答案就是:光敏素啦!

而且,光敏素不只是負責確認植物周圍的光線夠不夠,還要確認光線對不對。怎麼說呢?

原來,植物並不需要「所有的光」來進行光合作用。如果我們看一下葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜(如下圖),就會了解到,植物主要吸收的範圍,在藍光(400-500奈米)與紅光(630-680奈米)的區域。

圖片來源:wiki
因為葉綠素a與b只吸收藍光與紅光,而它們都不吸收綠光,所以葉片是綠色的;也因為他們只吸收藍光與紅光,所以,如果照射在植物身上的光缺少這兩個部分,對植物來說就是沒有用的光,就像農場需要水灌溉,但卻有人提供了海水一樣...

所以,既然光敏素要負責幫植物看光,當然不能只看有沒有光,還要負責看到光線對不對;這樣才不會看到光就以為可以開工,結果是不能用的綠光,不但空歡喜一場,還白白浪費了能量來合成葉綠體!

因此,做為植物的眼睛,光敏素負責的是看到紅光;當然,讀者們可能會想,那藍光呢?不用擔心,植物裡面除了光敏素以外,還有負責看藍光的「眼睛」--隱花色素。

光線是植物生活裡面最重要的元素,植物當然不會讓自己漏看囉!雖然光敏素只能看到紅光,但植物還有隱花色素、還有向光素,這些對植物都很重要;而且,植物裡面的這些「眼睛」都不會只有一種,以植物研究中最受歡迎的阿拉伯芥來舉例,它有五個光敏素、兩個隱花色素,以及四個向光素喔!


(本作品為原作。編刪後之作品發表於2015/4/11國語日報)


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