フィトクロムとは？

フィトクロムは、ほとんどの植物や一部の細菌に見られる色素で、光の色を監視するために使用されます。 植物は、光周期の決定、種子の発芽時期、開花時期、および光合成で使用される重要な化学物質である葉緑体の製造時期にこの色素を使用する場合があります。 光合成は、植物が日光を栄養に変換するプロセスです。 フィトクロムは、葉の形やサイズ、種子の長さ、葉の数、最適な種子の長さを制御して、手元の光を最大限に活用するのにも役立ちます。

顔料は、光の一部の波を反射し、特定の波を選択的に吸収することにより、オブジェクトの色を変える物質です。 たとえば、ボールに赤、黄、青の光線が輝いているとします。 ボールが青を反射し、他のすべての光波を吸収する場合、ボールは観察者に青く見えます。 フィトクロムは、PrとPfrの2つの形態を持つ特殊な顔料で、それぞれ赤色光と遠赤色光を吸収し、緑から青の色相を発します。 赤色光と遠赤色光は、電磁スペクトルの他の光波と比較して、比較的低いエネルギーと周波数の光源です。

フィトクロムは光受容体、または生物の光を感知して応答を引き出すタンパク質です。 タンパク質成分と発色団成分の両方があり、赤色光の吸収に関与しています。 分子はPrの形で赤色光の取り込みを開始します。これにより、フィトクロムはPfrになる化学変化を起こします。 このフィトクロムのPfr状態は、アクティブな状態、または植物の応答プロセスを開始する状態であり、遠赤色光を吸収することを好みます。

顕花植物では、光を検出するこの方法は、日中または夜間の光周性または反応の発達に役立ちます。 植物はフィトクロムを使用して葉の形やサイズを変えたり、葉緑体の合成を開始したりすることもあります。 これにより、光合成が手元の光を最適に活用できるようになります。 また、光をモニターすることも重要です。そうすれば、種子が乾燥したり、日光が少なすぎたりすることなく、種子が正常に成長できます。

フィトクロムの発見は、植物の光周性の観察から始まりました。 科学者は、植物が昼と夜で異なる反応を示すことに気付き始めました。 一部の植物は、より長い日でプロセスを変更し、一部は短い日中に開花を好み、一部は夜間に数分間光にさらされると開花を停止しました。 1930年代、ベルトズビル農業研究センターで、植物学者のスターリングヘンドリックス、生理学者のマリオンパーカー、および化学者のハリーボースウィックがこの現象を調査するために協力しました。

1948年、分光器のテストにより、単一の色素が光周性の原因であることが示されました。 1952年、植物が遠赤色光にさらされると発芽が停止し、赤色光にさらされると再開することがテストで明らかになりました。 1959年、チームはカブの種子について決定的なテストを実施し、色素フィトクロムと命名しました。