광수용체와 빛에 대한 식물 반응

빛은 식물의 성장과 발달을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 광합성을 위한 에너지를 제공하는 것 외에도, 빛은 식물의 발달과 생리적 반응의 범위를 조절하는 여러 주요 신호를 제공합니다.

광수용체란 무엇입니까?

식물은 광수용체(photoreceptor)라고 불리는 빛에 민감한 단백질군을 사용하여 빛에 반응합니다. 광수용체는 광색소(photopigment)를 가지고 있고, 광색소는 단백질 구성요소와 여기에 결합한 색소포(chromophore)라는 비단백질 광흡수 색소로 구성됩니다. 광수용체엔 여러 종류가 있고 각기 아미노산 염기서열과 존재하는 색소포의 종류가 다릅니다. 이와 같은 색소포는 자외선 B에서 원적색에 이르기까지 다양한 빛의 파장에 반응합니다. 색소포의 빛 흡수는 광수용체의 구조적 변화를 유도하고, 유전자 발현 변화를 일으키는 일련의 신호전달 연쇄반응을 촉발합니다.

피토크롬 체계

식물에는 많은 종류의 광수용체가 있습니다. 피토크롬(phytochrome)은 적색빛과 원적색빛을 감지하는 광수용체의 한 종류입니다. 피토크롬 체계는 식물이 환경 내 빛의 강도, 지속 시간, 색에 반응할 수 있도록 하는 자연광 스위치 역할을 합니다.

피토크롬 체계는 광형태형성(photomorphogenesis; 빛에 반응해 식물이 성장하고 발달하는 과정)에 중요한 역할을 합니다. 밝은 햇빛에는 원적색빛보다 적색빛이 더 많이 있습니다. 엽록소(chlorophyll)는 적색빛을 강하게 흡수하기 때문에 그늘진 식물 영역은 적색빛보다 원적색빛이 더 많습니다.

식물은 적색빛과 원적색빛에 반응하여 생장을 적응시키기 위해 피토크롬을 사용합니다. 그늘진 영역에서 원적색빛에 노출되면 빛을 찾기 위해 줄기와 잎자루(petiole)가 늘어납니다. 반면에 여과되지 않은 햇빛으로부터 적색파장에 노출되면 측방향 성장과 분기가 촉진됩니다.