老葉的植物王國

  圖片作者：NotebookLM 陰影逃避（shade avoidance）」反應是植物用來逃避其他植物擋光時做的動作。 但是，萬一旁邊不是一棵大樹，而是眾多大樹構成的無可逃避的陰影呢？ 看付費文章

  被低紅光啟動陰影趨避（右）與正常光（左）下的阿拉伯芥幼苗。 圖片取自 期刊 。 當我們觀察在陰影下生長的植物，會發現一個很有趣的現象：它們的葉子往往比在陽光充足處的葉子更狹長，葉緣也比較不規則，整體看起來細長、軟弱，似乎在「伸手」向光源靠近。這是典型的陰影趨避反應，但到底為什麼會發生？這背後的生物學原因，最近有了更清楚的答案！ 看文章

  番茄。圖片取自維基百科 植物雖然沒有眼睛或感覺神經，卻能知道自己周圍的環境變化。當其他植物擋了它們的光，它們會努力伸長莖來找到能曬到更多太陽的地方；當天氣變熱時，有些植物會改變生長模式來適應高溫。這些調控機制來自於植物體內的「感測器」──光敏素和光敏素交互因子（PIFs）。 所有的植物都有PIF，但是用法都一樣嗎？ 看文章

  圖片來源：維基百科 植物的陰影遮蔽反應 （shade-avoidance response）對植物的生長發育相當重要。在植物受到其他植物的遮蔽時，植物能透過感應紅光與紅外光（far-red）比例的改變--紅外光比例上升--來感知自己正處在其他植物的陰影下，接著便會出現節間（internode）延長、葉片變小等性狀。葉片變小是因應紅光不夠所出現的反應，而節間延長則是為了讓植物可以在最短的時間內長出陰影的範圍。大家常討論的樹冠羞避反應（crown shyness），可能也有關。 過去在阿拉伯芥的研究認為，陰影遮蔽反應是屬於光敏素B（phytochrome B）的專屬反應。最近的研究發現，光敏素A也對陰影遮蔽反應有影響。光敏素A會提高數個傍晚會表現的基因的表現，這些基因包括了 TOC1 （ TIMING OF CAB EXPRESSION 1 ）， PRR7 （ PSEUDO RESPONSE REGULATOR 7 ）， ELF3 （ EARLY FLOWERING 3 ）與 ELF4 ，而這些都與生物時鐘的調節相關。這些基因會抑制節間的延長，也就抑制了陰影遮蔽反應。 參考文獻： Phytochrome A elevates plant circadian-clock components to suppress shade avoidance in deep-canopy shade Donald P. Fraser, Paige E. Panter, Ashutosh Sharma, Bhavana Sharma, Antony N. Dodd, Keara A. Franklin. Proceedings of the National Academy of Sciences Jul 2021, 118 (27) e2108176118; DOI: 10.1073/pnas.2108176118

今天一早，就看到一篇 報導 有關擬南芥（阿拉伯芥， Arabidopsis thaliana ）的光敏素B的結晶結構被解出來了。 過去這類的分子一向被認為很難解出結晶結構，主要有幾個原因，包括分子很大（擬南芥的光敏素有一千多個氨基酸）、結構不穩定（光敏素有兩種構形conformation，分別是吸收紅光的Pr與吸收遠紅光的Pfr，而這兩種構形在光敏素與色素分子phytochromobillin結合後，就以不同比例存在；簡單來說，無法提純出100%的Pfr，也沒有100%的Pr。但是如果不跟色素分子結合得到的結晶結構也沒有意義）等因素，使得光敏素要結晶很困難；但是在將光合細菌中的光敏素取得結晶以後，科學家們由細菌的經驗，摸索出如何將高等植物的光敏素結晶的條件，於是有了擬南芥光敏素B的結晶結構（2）。 不過，要把一千多個氨基酸那麼大的蛋白質給結晶還是有相當程度的難處；所以這次的結晶結構是光敏素的前半部，也就是光敏素主要感應光的部分（PSM, photosensing module）。 擬南芥光敏素B（At-PhyB）的PSM，負責感光。 Syn-Cph1與Dr-BphP為藍綠菌與光合細菌的光敏素 圖片取自 PNAS 這部分的結構解出來，對於了解高等植物的光敏素又邁進了一步。雖然擬南芥是個雜草，但是它也是高等植物，而且是十字花科的高等植物，與高麗菜、大白菜等都有親戚關係，所以了解它的光敏素的結構，也可以幫助我們了解更多高等植物對光感應的機制。 怎麼說呢？因為光敏素B是高等植物裡面最重要的光敏素，它在植物的成長、開花、結果上，都佔有重要的角色。 圖片來源網址 由上圖B與C可知，缺少光敏素B（ phyB ，圖B左二以及圖C左二）使擬南芥在幼苗時期（圖C左二）呈現類似「豆芽菜」的狀態：子葉小而色淡、胚軸延長，而在成體（圖B左二）則除了持續有葉片為淺綠色的狀態之外，花莖細軟而長、結果也少。 這些性狀都是因為植物自認為光線不夠所產生的。怎麼說呢？ 葉片小而呈現淺綠色，是因為缺乏光敏素B使得植物感應到光線不夠，因此必需將胚軸/莖伸長以獲取更多光線。同時，在尚未能夠獲取更多光線之前，由於植物認為目前所能獲取的光線並不足以提供正常大小的葉片來進行光合作用，滿足葉片自身的能量需求，因此葉片要長得小一點、裡面的葉綠體數目要少一點（淺綠色），這樣才...