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日光不僅是能量：植物如何利用光來調控生命週期？
在植物發展生物學中，光形態生成（photomorphogenesis）指的是光介導的發展過程，植物的生長模式會根據光譜做出反應。這一過程與光合作用完全不同，因為光合作用是將光視為能量來源的過程。在這個複雜的機制中，光敏感受器如植物色素（phytochromes）、隱花色素（cryptochromes）和光向性蛋白（phototropins）專門針對紫外線A、紫外線B、藍光和紅光的電磁波段進行感應。研究顯示光形態生成會在植物的許多生命週期中發揮重要作用，尤其是在種子發芽、幼苗發展和從營養生長轉變為開花階段（光周期）等關鍵階段。
历史上，植物學家也對光的影響進行了研究。提奧弗拉斯圖斯（Theophrastus）可能是最早記錄光形態生成的科學家之一，他的觀察顯示了不同光照條件下樹木的生長差異。
發展階段的影響
種子發芽
光對植物的發展有深遠的影響。當種子幼苗從土壤中突出時，最明顯的光影響展現出來。通常情況下，幼苗的根部（radicle）會首先從種子中抽出，接著是芽的出現。隨著芽的生長（尤其當它進入光照下時），根部會伴隨著增加的側根形成和分枝。這一系列的發展回應是植物生長調控現象的早期表現，根部與芽部的生長可以互相影響。
幼苗發展
在缺乏光線的情況下，植物會展現出一種異常生長模式，這被稱為黃化現象（etiolation）。這種情況下，幼苗會出現拉長的情形，這可能有助於它們突破土壤的阻力。當幼苗在黑暗中生長時，它們遵循的一種發展程序被稱為「黑暗形態生成」（skotomorphogenesis），這是在缺乏光照時發生的。
當幼苗暴露於光中時，則會快速轉變為光形態生成。不同於黑暗中生長的幼苗，光中生長的幼苗會出現以下變化：
- 主要鉤部打開或芽部分裂
- 葉片生長促進
- 葉綠素產生
- 莖的延長受到抑制
- 根部延長得到促進
- 側根的發展加速
光週期性現象
某些植物依賴光信號來判斷何時從營養生長轉換到開花階段。這種類型的光形態生成被稱為光週期性現象，植物利用紅光感應器來辨識日照長度。結果，這些植物只有在日照達到「臨界日長」時才會開始開花，這使得它們能夠根據季節的變化啟動開花週期。
例如，「長日照植物」需要長日照才能開始開花，而「短日照植物」則在經過短日照後才能開始開花。光週期性現象對於多年生植物的芽冬眠也有影響。
光形態生成的光接收器
植物通常對藍光、紅光和遠紅光的波長非常敏感，這是因為多種不同的光感應系統的作用。針對紅光和遠紅光的光接收器以植物色素為主，至少有5種植物色素存在於植物中，此外，還有幾種藍光敏感受器，如隱花色素。
紅光/遠紅光
植物利用植物色素檢測並回應紅光和遠紅光。植物色素是一種信號蛋白，能在紅光和遠紅光下促進光形態生成。植物色素的活動形態主要以其結合一種具有吸光能力的色素為基礎。
藍光
植物擁有多種藍光光接收器，這些光接收器各自有不同的功能。隱花色素是首個被分離並特徵化的藍光接收器，主要負責光形態生成中藍光反應的調控。
紫外光
植物對紫外光作出不同的反應，其中紫外線抵抗位點8（UVR8）被確認為紫外B受體。這種作用在紫外B輻射下引發植物的形態變化，被認為是調控植物生長的關鍵部分。
總體來看，植物對光的感應和回應不僅限於光的能量傳遞，還涉及到它們的生長和發展周期的引導。未來的研究將如何揭示植物如何進一步利用這些信號來促進其生存和繁榮呢？
