Was ist ein Phytochrom?
Phytochrom ist ein Pigment, das in den meisten Pflanzen und einigen Bakterien vorkommt und zur Überwachung der Lichtfarbe verwendet wird. Pflanzen können dieses Pigment zur Bestimmung der Photoperioden, zur Keimung von Samen, zur Blüte und zur Herstellung von Chloroplasten, einer Schlüsselchemikalie für die Photosynthese, verwenden. Die Photosynthese ist ein Prozess, bei dem Pflanzen Sonnenlicht in Nahrung umwandeln. Phytochrom kann auch dazu beitragen, die Form und Größe der Blätter, die Länge der Samen, die Anzahl der Blätter und die optimale Länge der Samen zu bestimmen, um das vorhandene Licht optimal zu nutzen.
Ein Pigment ist eine Substanz, die die Farbe eines Objekts verändert, indem sie einige Lichtwellen reflektiert und bestimmte andere selektiv absorbiert. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass rote, gelbe und blaue Strahlen auf eine Kugel gerichtet werden. Wenn der Ball blau reflektiert und alle anderen Lichtwellen absorbiert, erscheint er dem Betrachter blau. Phytochrom ist ein spezielles Pigment mit zwei Formen, Pr und Pfr, die rotes Licht und fernes rotes Licht absorbieren und einen grünen bis blauen Farbton abgeben. Rotes Licht und fernes rotes Licht sind Lichtquellen mit relativ niedriger Energie und Frequenz im Vergleich zu anderen Lichtwellen im elektromagnetischen Spektrum.
Phytochrom ist ein Fotorezeptor oder ein Protein, das Licht auf einem Organismus wahrnimmt und eine Reaktion hervorruft. Es hat sowohl eine Proteinkomponente als auch eine Chromophorkomponente, die für die Absorption von rotem Licht verantwortlich sind. Das Molekül beginnt rotes Licht in der Pr-Form aufzunehmen, wodurch das Phytochrom eine chemische Veränderung durchläuft und zu Pfr wird. Dieser Pfr-Zustand von Phytochrom ist der aktive Zustand oder der Zustand, in dem die Reaktionsprozesse in der Pflanze beginnen und der es bevorzugt, fernes rotes Licht zu absorbieren.
Bei blühenden Pflanzen hilft diese Methode des Lichtnachweises, einen Photoperiodismus oder Reaktionen auf Tag und Nacht zu entwickeln. Pflanzen können auch Phytochrom verwenden, um die Form und Größe der Blätter zu verändern und die Synthese von Chloroplasten zu beginnen. Dies stellt sicher, dass die Photosynthese das vorhandene Licht optimal nutzen kann. Es ist auch wichtig, das Licht zu überwachen, damit die Samen erfolgreich wachsen können, ohne auszutrocknen oder zu wenig Sonne zu erhalten.
Die Entdeckung des Phytochroms begann mit der Beobachtung des Photoperiodismus in Pflanzen. Wissenschaftler bemerkten, dass Pflanzen Tag und Nacht unterschiedlich reagierten; Einige Pflanzen veränderten ihre Prozesse für längere Tage, einige bevorzugten die Blüte während kürzerer Tage und einige hörten auf zu blühen, wenn sie in der Nacht auch nur ein paar Minuten Licht ausgesetzt waren. In den 1930er Jahren haben sich der Botaniker Sterling Hendricks, die Physiologin Marion Parker und der Chemiker Harry Borthwick am Beltsville Agricultural Research Center zusammengetan, um dieses Phänomen zu untersuchen.
Im Jahr 1948 zeigten spektrographische Untersuchungen, dass ein einziges Pigment für die Photoperiode verantwortlich war. Im Jahr 1952 ergaben Tests, dass die Keimung gestoppt wurde, wenn eine Pflanze weitem roten Licht ausgesetzt war, und wieder aufgenommen wurde, wenn sie rotem Licht ausgesetzt war. 1959 führte das Team abschließende Tests an Rübensamen durch und nannte das Pigment Phytochrom .