遠赤色光
可視スペクトルの最も赤い端にある光の範囲
可視スペクトル。遠赤色は右端にあります。

遠赤色光は、可視スペクトルの最も赤色側の端に位置する光であり、赤外線の直前に位置する。通常、波長700～750 nmの領域とされ、人間の目にはかすかに見える。植物はクロロフィルの吸収スペクトルにより、遠赤色光の大部分を反射または透過し、植物の光受容体であるフィトクロムによって感知する。しかし、一部の生物は光合成において遠赤色光をエネルギー源として利用することができる。[1] [2]遠赤色光は、深海魚類[3] [4]やシャコなどの特定の生物の視覚にも利用されている。

園芸では

植物は、特定の波長のシグナル伝達（光形態形成）を吸収するか、またはエネルギーを植物のプロセス（光合成）に伝達する内部光受容体を通じて光を感知します。[5]植物では、光受容体のクリプトクロムとフォトトロピンが青色スペクトル（B：λ = 400〜500 nm）の放射を吸収し、胚軸抑制、開花時期、光屈性などの内部シグナル伝達を制御します。[6]フィトクロムと呼ばれる追加の受容体は、赤色（R：λ = 660〜730 nm）および遠赤色（FR：λ> 730 nm）スペクトルの放射を吸収し、発芽、実生の黄化、開花への移行、日陰回避、および屈性など、植物の発育の多くの側面に影響を及ぼします。[7] フィトクロムは、感知する光の量または質に基づいてその構造を交換する能力があり、フィトクロムレッド（Pr）からフィトクロム遠赤色（Pfr）への光変換を介してこれを行います。[8] Prはフィトクロムの不活性型であり、赤色光を感知する準備ができています。R:FR比の高い環境では、Prは活性型のフィトクロムPfrへと構造変化します。活性化すると、Pfrは細胞核に移行し、フィトクロム相互作用因子（PIF）に結合し、PIFをプロテアソームに誘導して分解します。R:FR比の低い環境にさらされると、PfrはFRを吸収し、不活性型のPrへと構造変化します。不活性型構造は細胞質に留まり、PIFはゲノム上の結合部位を標的として発現を誘導します（すなわち、細胞伸長による日陰回避）。[9] FR照射は、植物の免疫力の低下や病原体感受性の上昇につながる可能性があります。[10]

FRは長い間、光合成における最小限の入力であると考えられてきました。1970年代初頭、物理学博士で土壌作物の教授であるキース・J・マクリー博士は、FRを含まない光合成有効放射線（PAR：λ=400〜700 nm）の標準定義を求めてロビー活動を行いました。 [11]最近では、科学者らは、光生物学的有効放射線（PBAR：λ=280〜800 nm）と呼ばれるより広いスペクトルの用語の方が適切であるという証拠を示しています。[12]この波長範囲には、FRだけでなく、UV-AとUV-Bも含まれます。エマーソン効果により、紅藻類と緑藻類の光合成速度は、RとFRにさらした場合、2つを個別にさらした場合よりも高くなることが確立されました。[13]この研究は、植物の2つの光合成系を解明するための基礎を築きました。 光合成系I（PSI）と光合成系II（PSII）は相乗的に作用します。光化学反応を通じて、PSIIはPSIに電子を輸送する。RとFRの不均衡はPSIとPSIIの励起不均衡につながり、光化学反応の効率を低下させる。[14] [15]

参照

参考文献

引用

  1. ^ ペッタイ、ヒューゴ;オージャ、ヴェロ。フライベルク、アルヴィ。ライスク、アグー (2005)。 「緑植物における遠赤色光の光合成活性」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 生体エネルギー学。1708 (3): 311–21 . doi : 10.1016/j.bbabio.2005.05.005。PMID  15950173。
  2. ^ Oquist, Gunnar (1969). 「クロレラ・ピレノイドサにおける遠赤色放射による色素組成と光合成の適応」. Physiologia Plantarum . 22 (3): 516– 528. Bibcode :1969PPlan..22..516O. doi :10.1111/j.1399-3054.1969.tb07406.x.
  3. ^ Douglas, RH; Partridge, JC; Dulai, K.; Hunt, D.; Mullineaux, CW; Tauber, AY; Hynninen, PH (1998). 「ドラゴンフィッシュはクロロフィルを使って光合成を行う」. Nature . 393 (6684): 423. Bibcode :1998Natur.393..423D. doi :10.1038/30871. S2CID  4416089.
  4. ^ 「科学者ら、カリフォルニア最大の湖で特異な微生物を発見」ScienceDaily、2005年1月11日。
  5. ^ Sager, JC; Smith, WO; Edwards, JL; Cyr, KL (1988). 「スペクトルデータを用いた光合成効率とフィトクロム光平衡の測定」. Transactions of the ASAE . 31 (6): 1882– 1889. doi :10.13031/2013.30952.
  6. ^ Lin, Chentao (2000). 「植物の青色光受容体」. Trends in Plant Science . 5 (8): 337–42 . Bibcode :2000TPS.....5..337L. doi :10.1016/S1360-1385(00)01687-3. PMID  10908878.
  7. ^ タイズ, リンカーン; ザイガー, エドゥアルド (2010).植物生理学（第5版）. サンダーランド, マサチューセッツ州: Sinaur Associates, Inc.
  8. ^ Heyes, Derren; Khara, Basile; Sakuma, Michiyo; Hardman, Samantha; O'Cualain, Ronan; Rigby, Stephen; Scrutton, Nigel (2012). 「Synechocystis phytochrome Cph1の超高速赤色光活性化は、Pfrシグナル伝達能を持つ状態への主要な構造変化を引き起こす」. PLOS ONE . 7 (12) e52418. Bibcode :2012PLoSO...752418H. doi : 10.1371/journal.pone.0052418 . PMC 3530517. PMID  23300666 . 
  9. ^ Frankhauser, Christian (2001). 「フィトクロム：赤色／遠赤色光吸収光受容体ファミリー」The Journal of Biological Chemistry . 276 (15): 11453–6 . doi : 10.1074/jbc.R100006200 . PMID  11279228.
  10. ^ Courbier, Sarah; Grevink, Sanne; Sluijs, Emma; Bonhomme, Pierre-Olivier; Kajala, Kaisa; Van Wees, Saskia CM; Pierik, Ronald (2020年8月24日). 「遠赤色光はジャスモン酸依存性可溶性糖の調節を介してトマト葉におけるBotrytis cinerea病の発症を促進する」. Plant, Cell & Environment . 43 (11): 2769– 2781. Bibcode :2020PCEnv..43.2769C. doi : 10.1111/pce.13870 . PMC 7693051. PMID  32833234 . 
  11. ^ McCree, Keith (1972). 「作物における光合成の作用スペクトル、吸光度、量子収率」農業気象学9 : 191–216 . doi : 10.1016/0002-1571(71)90022-7.
  12. ^ Dӧrr, Oliver; Zimmermann, Benno; Kӧgler, Stine; Mibus, Heiko (2019). 「葉温と青色光がPlectranthus scutellarioides (L.)におけるロスマリン酸およびその他のフェノール化合物の蓄積に及ぼす影響」. Environmental and Experimental Botany . 167 103830. Bibcode :2019EnvEB.16703830D. doi :10.1016/j.envexpbot.2019.103830. S2CID  201211911.
  13. ^ エマーソン, ロバート; チャーマーズ, ルース; セダーストランド, カール (1957). 「光合成の長波限界に影響を与えるいくつかの要因」.米国科学アカデミー紀要. 43 (1): 133– 143. Bibcode :1957PNAS...43..133E. doi : 10.1073/pnas.43.1.133 . PMC 528397. PMID 16589986  . 
  14. ^ Zhen, S.; van Iersel, Marc W. (2017). 「遠赤色光は効率的な光化学と光合成に必要である」. Journal of Plant Physiology . 209 : 115– 122. Bibcode :2017JPPhy.209..115Z. doi : 10.1016/j.jplph.2016.12.004 . PMID  28039776.
  15. ^ ポコック、テッサ. 「マクリー曲線の謎を解明」.バイオフォトニクス. 2019年10月10日閲覧。[永久リンク切れ]

一般的な情報源

  • Fei Gan, Shuyi Zhang, Nathan C. Rockwell, Shelley S. Martin, J. Clark Lagarias, Donald A. Bryant (2014年9月12日). 「遠赤色光下におけるシアノバクテリア光合成装置の広範なリモデリング」. Science . 345 (6202): 1312– 1317. Bibcode :2014Sci...345.1312G. doi : 10.1126/science.1256963 . PMID  25214622. S2CID  206559762.{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
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