Fotomorfogenese - lys bestemmer form
Morfogenese er utvikling av arkitektonisk grunnstruktur og form i planten (morfologi). Organogenese er dannelse av de funksjonelle strukturene skudd, stengel, rot og blomst. Differensiering av celler til vev skjer ved histogense. Lys har en vital funksjon i vekst og utvikling av planter (fotomorfogenese). Lyset bestemmer plantenes utseende. Under vegetasjon blir buskene lengre og har mindre greining. De plantene som vokser ytterst i en åker er mer busket. Mer busking hvis åkeren ikke er så tett. Lysindusert syntese av anthocyaniner med rødt og blått lys, grønt er ikke så effektivt. Plantene er stivere i lys enn i skygge. Ligninsyntese fremmes i lys.
Frøplanter får et helt annet utseende hvis de vokser i mørke sammenlignet med lys. Skotomorfogenese er utvikling av en plante i mørke. I mørke lager ikke plantene klorofyll, unntatt nåletrær, moser og bregner. Plantene får i mørke har etiolert vekst med små foldete blad, langstrakte stengler med lite styrkevev, og røttene er lite utviklet. De bruker omtrent all energi på strekning. Hos tofrøbladete frøplanter er bladet formet i en krok slik at det ikke skal bli ødelagt på sin vei igjennom jorda. Den apikale kroken retter seg ut og bladplaten utvikles når planten kommer fram i lyset. Hos gras er det første bladet beskyttet av en slire (koleoptile) som dekker bladet. Mesokotyle hos gras kan delta i strekningen hos mørkespirte planter. En ung ask (Fraxinus excelsior) som vokser skyggefullt har sterk apikal dominans som hindrer utvikling av sideskuddene.
Lys kan mottas av plantene via følgende fotoreseptorer: fytokrom, klorofyll, karotenoider (karotener og xanthofyller), neokrom, zeitlupe proteiner, fototropin, protoklorofyllid, UV-B-reseptor, UV-A-receptor og kryptokrom.
Grønne planter og andre organismer som kan utføre fotosyntese inneholder grønne og gule pigmenter, hvorav de fleste deltar i omformingen av lysenergi til kjemisk energi. Grønne klorofyller og gule/røde/ oransje karotenoider er fettløselige og kan ekstraheres med aceton, etanol eller eter, som frigjør pigmentene fra sine proteinkomplekser. Flere av pigmentene er ustabile. F.eks. kan klorofyll miste Mg2+ fra porfyrinkjernen og omdannes til feofytin. Mistes fytol-delen av molekylet omdannes klorofyll til feoforbid.
Karotenoider kan deles i to grupper: karotener og xanthofyller. Karotener er 40-karbonforbindelser og er rene hydrokarboner eks. β-karoten. Xanthofyller inneholder oksygen eks. lutein, violaxanthin og zeaxanthin.
Syntesen av klorofyll hos angiospermene trenger lys i mørke lages protochlorofyllid som er lik klorofyll a bortsett fra en dobbeltbinding mellom 2 karbon i en av de (ring D) 4 tetrapyrrollringene. Protoklorofyllid er ikke grønn og kan ikke absorbere lys til fotosyntesen men det har en absorbsjonstopp ved 650 nm. Protoklorofyllid -apoprotein kan virke som en protoklorofyllid reduktase når den kkromofore gruppen mottar lys.
Blåttlysreseptorer deltar i mange prosesser påvirket av lys ca. 450 nm og et sekundært maksimum ved 370-380 nm (UV-A). Blåttlys responser er fototropisme, hemming av internodiestrekking, stomataåpning, initiering av utvikling av kloroplasten, kloroplastorientering i cellen.
Potet er en stengelknoll og vokser den i mørke utvikles ikke røtter, blad og klorofyll, og ressursene i poteten allokeres til strekning.
Etiolering
Planter som har vokser og utvikles i mørke (etiolert plante) har lite røtter, lang og spinkel fargeløs stengel med rudimentære blad med etioplaster. Planter som utvikles i lys har kraftig og kort stengel med grønne blad og kloroplaster. Hos angiospermene er det et enzymatisk trinn fra protoklorofyllid a til klorofyllid a som er avhengig av lys slik at plantene ikke kan lage klorofyll. Mer primitive planter som moser, karsporeplanter og bartrær kan lage klorofyll i mørke.
Frøspiring
Når et frø spirer nede i jorden vil strekningsveksten være stor inntil koleoptilen hos de enfrøbladete eller den apikale kroken hos de tofrøbladete kommer opp i lyset.
Enbrøbladete gras har også en mesokotyle under koleoptilen som også bidrar i strekningen. Rødt lys registrert av fytokrom reduserer strekningen, den apikale kroken åpnes og bladet utvikles. Hos de enfrøbladete stopper veksten av mesokotyle og koleoptilen, og det første bladet bryter igjennom koleoptilen. Blått lys registrert av kryptokrom reduserer strekningen av stengelen ytterligere, og øker utviklingen av bladplaten.
Lyskrevende planter har stor strekning i vegetasjonsskygge, mens mørketilpassete planter som vokser i skogbunnen ikke har slik strekning.