Когда семена прорастают, корни расширяются в почву, а побеги в направлении света. Растения также изменяет их рост для максимального увеличения экспозиции. Как растения определяет направление и качество света?

Светочувствительные рецепторы, также называются фоторецепторами, опосредуют реакцию растения на свет. Фоторецепторы содержат белковый компонент, связанный со свето-поглощающим пигментом, хромофором. Растения могут иметь несколько семейств и вариантов фоторецепторов.

Вместе они реагируют на длины волн светового диапазона от ультрафиолетового излучения до инфра-красного региона спектра света. Каждый хромофор в специфическом фоторецепторе поглощает свет определенной длины волны, которая вызывает структурные изменения в рецепторе. Активация фоторецептора запускает сигнальный каскад в клетках растения.

Это, в свою очередь, может привести к экспрессии генов, оказывающих влияние на рост и морфологию растения. Например, растения изменяют их рост в ответ, чтобы затемниться с помощью семейства фоторецепторы фитохрома. Каждый фитохром имеет по две уникальных формы с возможностью трансформации:физиологически неактивный Pr и активный Pfr.

Pr поглощает красный свет и быстро преобразуется к активной форме Pfr. Pfr поглощает дальний красный свет и конвертируется обратно к неактивной форме Pr.Последовательное преобразование PR и PFR достигает динамического равновесие при дневном свете. Более высокие растения могут фильтровать красный свет из спектра света, оставляя растения пониже с большим количеством инфра-красного излучения, чем прямой солнечный свет.

Система фитохрома позволяет растению определять соотношение красного к инфра-красному свету и скорректировать свой рост. Когда равновесие Pfr:Pr смещается в сторону Pr, растение удлиняется в поисках света. Более высокий уровень Pfr индуцирует боковой рост или ветвление.

В этом случае система фитохрома позволяет растениям развиваться дальше от затемнения и по направлению к свету.