Рост и развитие растений, регулируемые светом

Растения неподвижны и являются фотоавтотрофами, поэтому на протяжении всего жизненного цикла на них сильно влияет постоянно меняющаяся освещённость. Для восприятия этих колебаний и соответствующей реакции высшие растения используют несколько семейств фоторецепторов, чувствительных к свету в диапазоне от ультрафиолетового B до ближнего инфракрасного (дальнего красного) излучения. Молекулярная природа сенсоров ультрафиолетового B пока неизвестна; красный (R) и дальний красный (FR) свет воспринимают фитохромы (phyA–phyE у арабидопсиса), а для ультрафиолетового A и синего света выявлены три класса фоторецепторов: криптохромы, фототропины и белки семейства Zeitlupe (cry1, cry2, phot1, phot2, ZTL, FKF1 и LKP2 у арабидопсиса). Функциональная специализация внутри семейств фоторецепторов привела к появлению белков, адаптированных к широкому диапазону интенсивности света. Генетические и фотобиологические исследования на арабидопсисе показали, что эти световые сенсоры опосредуют многочисленные адаптивные реакции, например фототропизм и избегание затенения, а также переходы между стадиями развития, включая прорастание и цветение. Некоторые физиологические реакции запускаются определённым фоторецептором, однако во многих случаях согласованный ответ обеспечивают несколько световых сенсоров. Недавние исследования также выявили взаимодействие реакций арабидопсиса на различные внешние факторы, в частности на свет, температуру и патогены. Хотя фоторецепторы различаются по структуре, во многих случаях они запускают сходные механизмы передачи сигнала, в том числе взаимодействие белков и изменение стабильности некоторых факторов транскрипции под действием света. Широта и сложность этой темы не позволяют подробно рассмотреть все её аспекты, поэтому мы сосредоточились на отдельных вопросах фотоморфогенеза, а по некоторым аспектам светозависимой передачи сигнала, например переходу к цветению, отсылаем читателей к недавним обзорам.