Back to chapter

36.2:

קולנטי אור ותגובות צמחים לאור

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Photoreceptors and Plant Responses to Light

Languages

Share

כשזרע נובט, השורשים נמתחים אל תוך האדמה והניצן לעבר האור, הצמחים גם משנים את הגידול שלהם כדי למקסם את חשיפת האור. איך צמחים מרגישים את כיוון האור ואיכותו? קולטנים רגישים לאור המכונים גם פוטורצפטורים מתווכים את תגובת הצמח לאור.פוטורצפטורים מכילים רכיב חלבון הקשור לפיגמנט סופג אור הנקרא הכרומופור. צמחים עשויים להכיל משפחות מרובות וגרסאות של פוטורצפטורים. יחד הם מגיבים לאורכי גל אור שנעים בין אולטרה סגול לאזורים האדומים הרחוקים של ספקטרום האור.כל כרומופור בפוטורצפטור ספציפי סופג אור באורך גל מסוים וגורם למבנה שינוי בקולטן. הפעלתה פוטורצפטורים מפעילה מפל איתות בתוך תאי הצמח. זה, בתורו, יכול להוביל לביטוי גנים המשפיע על צמיחת הצמחים והמורפולוגיה.לדוגמא, צמחים משנים את צמיחתם כתגובה לצל באמצעות משפחת פוטורצפטורים פיטוכרום. לכל פיטוכרום יש שתי צורות ברורות, בלתי ניתנות להמרה:ה-Pr לא פעיל מבחינה פיזיולוגית וה-Pfr הפעיל. Pr סופג אור אדום ומומר במהירות לצורת Pfr הפעילה Pfr סופג אור אדום רחוק ומומר בחזרה לצורת Pr לא פעילה.ההמרה הרצופה של Pr ו-Pfr מגיעה לשיווי משקל דינמי באור יום צמחים גבוהים מאוד יכולים לסנן את האור האדום מתוך ספקטרום האור ולהשאיר צמחים מתחתיו עם אור אדום רחוק יותר מאור שמש ישיר. מערכת הפיטוכרום מאפשרת לצמח לחוש את היחס בין אור אדום לאדום רחוק ולהתאים את גידול הצמח. כאשר שיווי המשקל של Pfr נע לעבר Pr, הצמח מתארך בחיפוש אחר אור.רמה גבוהה יותר של Pfr מעוררת צמיחה צדדית או הסתעפות בדרך זו מערכת הפיטוכרום מאפשרת לצמחים להתרחק מהצל ולכיוון האור.

36.2:

קולנטי אור ותגובות צמחים לאור

Light plays a significant role in regulating the growth and development of plants. In addition to providing energy for photosynthesis, light provides other important cues to regulate a range of developmental and physiological responses in plants.

What Is a Photoreceptor?

Plants respond to light using a unique set of light-sensitive proteins called photoreceptors. Photoreceptors contain photopigments, which consist of a protein component bound to a non-protein, light-absorbing pigment called the chromophore. There are several different types of photoreceptors, which vary in their amino acid sequences and the type of chromophore present. These types maximally respond to different specific wavelengths of light, ranging from ultraviolet B (280-315 nanometers) to far-red (700-750 nanometers). The chromophore's absorption of light elicits structural changes in the photoreceptor, triggering a series of signal transduction events that result in gene expression changes.

The Phytochrome System

Many types of photoreceptors are present in plants. Phytochromes are a class of photoreceptors that sense red and far-red light. The phytochrome system acts as a natural light switch, allowing plants to respond to the intensity, duration, and color of environmental light.

The phytochrome system plays a significant role in photomorphogenesis—the growth and development of plants in response to light. Bright sunlight contains more red light than far-red light. Chlorophyll strongly absorbs red light, so shaded plant regions receive more far-red light than red light.

Plants use phytochromes to adapt their growth in response to red and far-red light. Exposure to far-red light in shaded regions triggers the elongation of stems and petioles in search of light. On the other hand, exposure to red wavelengths from unfiltered sunlight enhances lateral growth and branching.

Suggested Reading

Kong, Sam-Geun, and Koji Okajima. 2016. "Diverse Photoreceptors and Light Responses in Plants." Journal of Plant Research. 129 (2): 111–114. [Source]

Casal, Jorge J. "Shade Avoidance." The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists 10 (January 19, 2012). [Source]

Fiorucci, Anne-Sophie, and Christian Fankhauser. (2017). "Plant Strategies for Enhancing Access to Sunlight." Current Biology. 27 (17): R931–R940. [Source]