2種類のフォトクロム

フォトクロムは植物に存在する元素で、一般的にはさまざまな植物の根の先端に分布しています。ほとんどのフォトクロムは暗闇でのみ合成されますが、一部は明暗両方で合成できるため、2 種類のフォトクロムが区別されます。光感受性色素は植物の成長に非常に重要な役割を果たします。光感受性色素について詳しく知ることができます。

1. 感光性顔料

赤色光を吸収し、それを可逆的に遠赤色光に変換する光受容体（色素タンパク質）は、感光性色素（フィトクロム）と呼ばれます。

光感受性色素は植物のさまざまな器官に分布しており、黄化苗における光感受性色素の含有量は緑苗の20～100倍にもなります。イネ科の子葉鞘の先端、黄化エンドウの実生のフック、さまざまな植物の分裂組織と根の先端には、高レベルの光感受性色素が含まれています。一般的に、タンパク質が豊富な分裂組織には、より多くの光感受性色素が含まれています。細胞内では、光感受性色素は細胞質と核の両方に存在します。

2. タイプ

植物には少なくとも 2 種類のフィトクロムが存在します (Furuya, 1993)。1 種類は黄化苗に高濃度で存在し、暗闇でのみ合成され、光に対して不安定で、黄化組織フィトコーム (Phy Ⅰ) と呼ばれ、666 nm に吸収ピークがあります。もう 1 種類は主に緑色組織に存在し、光に対して比較的安定で、明所と暗所の両方で合成され、緑色組織フィトコーム (Phy Ⅱ) と呼ばれ、652 nm に吸収ピークがあります。分子生物学実験により、被子植物には光感受性色素遺伝子ファミリー（PHYと呼ばれる）が存在することが示されています。たとえば、トウモロコシの PHY の数は 2 ～ 4 ですが、オート麦の PHY の数は 4 を超えます。アラビドプシスの苗木には、PHYA、PHYB、PHYC、PHYD、PHYE という 5 つの異なる光感受性色素遺伝子が見つかりました。 PHYAがコードするタンパク質phyAはPhyⅠ型光感受性色素であり、波長700～750nmの遠赤色光を連続的に受光し、光に対して不安定であり、mRNAの活性は光下で阻害される。他の 4 つの遺伝子によってコードされるタンパク質 phyB、phyC、phyD、および phyE は、光安定性が高く、光の影響を受けず、600 ～ 700 nm の赤色光を受け取り、恒常的に発現する光感受性 PhyⅡ 型光色素です。 PHYA および PHYB 遺伝子によってコード化されたタンパク質は、完全光感受性色素 phyA および phyB に組み立てられることが証明されています。PhyA は主に、実生の胚軸に対する遠赤色光の伸長効果を制御し、phyB は主に、実生の胚軸に対する赤色光の抑制効果を制御します。

3. 機能

感光性色素の生理学的影響は非常に広範囲にわたります。種子の発芽から開花、結実、老化まで、植物の一生を通じて形態構築に影響を及ぼします。

高等植物におけるフィトクロムによって制御されるいくつかの反応

1.種子の発芽 6. 小葉の移動 11. 光周期 16. 葉の脱落

2.フックの開口 7. 膜透過性 12. 花の誘導 17. 塊茎の形成

3.節間伸長 8. 光屈性 13. 子葉の展開 18. 性表現

4.根原基の形成 9. アントシアニンの形成 14. 肉質化 19. 葉の開花（単葉）

5.葉の分化と拡大 10. プラスチドの形成 15. エピスタシス 20. リズム現象

光刺激に対して感光性色素が反応するのにかかる時間は、速い場合も遅い場合もあります。タナダ効果や藻類の葉緑体の動きなど、高速な反応は数秒単位で測定されます。段丘電界効果とは、単離した緑豆の根の先端が赤色光の下で膜内に少量の正電荷を誘導し、負に帯電したガラス表面に付着できるが、遠赤外線はこの付着現象を逆転させるという事実を指します。遅い反応は数時間から数日単位で測定されます。たとえば、赤色光は種子の発芽を促進し、レタスの苗の黄変を引き起こします。