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為什麼光會讓植物“覺醒”？揭開光形態發生的神秘面紗！
隨著對植物行為的深入研究，科學家們發現光不僅僅是提供能量的來源，而是影響植物發育的關鍵因素。光形態發生（photomorphogenesis）是植物在不同波長光線下發展的過程，其中，植物的生長模式和形態會根據受光光譜的不同而變化。這一過程迥異於光合作用，後者是一種能量轉換的過程。本文將探討植物如何通過對光的反應進行調節，以及這一過程的科學原理和歷史背景。
光形態發生是植物生長的關鍵，只能在特定的光波長下發生。
植物發育的關鍵階段
種子萌發
光對植物的發展有深遠的影響，最顯著的效應出現在種子苗第一次破土而出時。通常，當苗根（radicle）首先從種子中伸出並建立起來後，芽（shoot）才會出現。隨著芽的生長，當其暴露於光下時，將會導致次生根的增長和分枝。根系和芽的協調增長是由於激素的介導而發生的。
幼苗發展
在缺乏光的環境下，植物會發展出一種稱為“黃化生長”的模式。此模式使得幼苗變得延長，便於突破土壤。當幼苗暴露在光下時，會迅速轉為光形態發生，並且會出現明顯的發展差異。我們可以這樣區分這兩種狀態：
- 黃化特徵：明顯的頂端鉤、無葉子生長、無綠色素、快速的莖延長等。
- 去黃化特徵：頂端鉤展開、促進葉子生長、產生綠色素、抑制莖延長等。
光週期現象
一些植物依賴光信號來決定何時從營養生長轉變為開花階段。這種類型的光形態發生被稱為光週期現象（photoperiodism），涉及利用紅色光感受器（光敏素）來判斷日長。植物只有在達到「關鍵日長」後才會開始開花，這使得開花期與季節的變化相協調。比如，長日照植物需要長時間的光照，短日照植物則需要經歷較短的光照後才能開花。
植物的生長受光的長度和顏色影響，這是光週期現象的核心所在。
光感受器在光形態發生中的角色
植物對藍光、紅光以及紅外光的反應，主要依賴幾個不同的光感受器系統。紅光和紅外光的光感受器被稱為光敏素，已知有至少五種光敏素成員。而藍光的感受器通常被稱為隱花色素，這些感受器在植物的生長和開花中發揮了重要作用。
紅光/遠紅光的影響
植物利用光敏素來檢測和反應紅光和遠紅光的波長。光敏素是一種信號蛋白，能夠因應紅光和遠紅光來促進光形態發生。根據不同的作用波長，光敏素可分為吸收紅光的Pr形式和吸收遠紅光的Pfr形式，Pfr為活化形式。
藍光的影響
植物中含有多種藍光光感受器，其中的隱花色素是第一個被分離和表徵的藍光感受器，主要負責植物對藍光的反應。這些隱花色素調節幼苗的成長、葉子擴展、日夜節律及開花時間。
紫外光的影響
植物對紫外光的反應同樣重要，其中紫外線抵抗基因8（UVR8）被證明為紫外線B的光感受器，能夠引發光形態發生反應。這些反應對啟動幼苗延長、葉子擴展和生物合成等過程至關重要。
植物響應光的能力在演化上至關重要，它們必須適應不斷變化的環境條件。
研究光形態發生的復雜性不僅有助於我們了解植物的生長機理，還可能在未來影響農業技術和環境管理策略。隨著科學技術的不斷進步，我們對於植物如何感知和響應光的知識也在不斷增長。這些知識是否能為我們解鎖更多植物生長的秘密呢？
