植物的“眼睛”长在哪里？不是茎尖，而是这里

老郭在前文《注意！家里的盆栽正在“看”着你，植物的“视觉”能力超乎想象 》跟大家聊了植物的“视觉”能力，留下了这个问题——植物是用哪个部位来看到红光和远红外光的？本文就带大家了解一下。

达尔文在植物向光性实验中，向我们展示了，植物感知光源方向的部位在茎尖上，而对光源方向做出反应的部位则在茎的中部。如果按照这个思路，我们很容易会猜测，感受光源时长，或者是感应其它颜色的光的部位，也是在植物的茎尖。

如果你真的这么想，那就错了。事实上，科学家们在实验室中做过测试的实验，在植物的光周期现象实验中，并不需要用光源照亮整株，随便用一缕光线，照射到植物的任何一个部位，都可以调整整株植物的开花时间。

但如果把植物所有的叶子都摘掉，只保留茎和茎尖，植物就再也不能对夜间的闪光发生反应，即使用光照射整株植物也没有用。近一步的实验表明：只要有一缕光照射到任何一片叶子上，就相当于有光照射到了整株植物，效果是一样的。

这意味着——叶子中的光敏色素可以对整株植物发出信号，从而诱导开花。

植物体内有多少种光敏色素呢？

这个问题我们也可以换个角度来说——植物能“看”到多少种颜色呢？

先来看一下人眼中的光敏色素，在人类的X染色体上有一个色觉基因，能编码两种光受体蛋白：吸收红光的受体蛋白和吸收绿光的受体蛋白；在7号染色体上还有编码蓝光受体蛋白的基因，这三种光受体蛋白分别在三种感光细胞中表达，当一定波长的光线照射到视网膜时，这三种感光细胞分别产生不同程度的兴奋，然后通过视神经传至视觉中枢，即可产生某种色觉。

人类还有第四种光受体——视紫红质可以感知明暗，以及第五种光受体——隐花色素，它能感知蓝光，用于调节生物钟。所以现在所谓的防蓝光眼镜并不能保护视力，而是调节生物钟，如果睡前还继续看手机，手机屏幕发出的蓝光就会干扰我们的生物钟，影响睡眠。

从前文的实验中，我们也能发现，植物同样拥有多种多样的光受体：植物拥有向光性，说明植物一定最少拥有一种蓝光受体，科学家们称之为向光色素；植物通过红光和远红外光来判断黑夜的长度，说明它们至少还有一种能感受红光和远红外光的受体。

随着生物学的发展，尤其是遗传学时代的到来，直到上世纪80年代初，才由荷兰瓦赫宁根大学的马尔腾▪克尔恩福开创了运用遗传学理解植物视觉的实验方法，后来这种方法经过了众多实验室的重复和改进。

马尔腾▪克尔恩福的思路及其简单——如果一株植物失明了会是什么样？如果您注意过菜市场买的豆芽要比大地里的豆苗长得高，而发豆芽的时候，通常是会放在温度比较恒定的柜子里，光线比较暗。

这说明了，植物在黑暗环境中通常会伸长，这时候它要努力见到光。如果马尔腾▪克尔恩福要找到失明植物的突变体，也许就可以看看哪一株幼苗在强光下仍然可以长得很高。如果可以鉴定出失明突变体并予以栽培，他就能运用遗传学方法来发现这些植物到底出了什么问题。

马尔腾▪克尔恩福选取了一种类似野芥菜的小型实验植物——拟南芥。用已知可以诱导DNA产生突变的化学药剂处理了一批拟南芥的种子，然后把它们的幼苗在各种颜色的光下，寻找比别的幼苗长得高的幼苗。

他获得了很多这样的幼苗。有的可以在蓝光下长得高，但在红光下高度正常；有的则相反，在红光下长得高，但在蓝光下正常；而有的则在紫外线下长得高，但在其它一切光线下高度都正常；还有一些是在红光和蓝光下长得都高；有少数只在弱光下长得高，而另一些则只在强光下长得高。

这个实验表明：只对某种特殊颜色的光失明的突变体，其体内专门吸收这种光的受体存在缺陷。比如，没有光敏色素的植株在红光下生长就如同在黑暗中生长一样。马尔腾▪克尔恩福这个实验的另一个发现是，有几种光受体是成对出现的，一种专门接受弱光，另一种专门接受强光。

如今，科学家们通过实验已经发现拟南芥至少拥有十一种不同的光受体，这些光受体的功能各不相同，有的告诉植物何时开花，有的让植物知道夜幕何时降临，有的让植物知道光线的强弱，还有的能帮助植物知道准确的时间。

从拟南芥这个例子上我们可以看出，植物在感光能力上要比人类视觉复杂得多。这也是植物在进化过程中产生的本领，由于植物被固定在土壤中不能移动，而光对于植物来说，不仅仅是昼夜交替的信号，更是植物赖以生存的食物。

植物为了弥补自身不能移动的缺陷，进化出了这种搜寻和捕捉光的本领，通过向光生长，获得自身生长所需要的能量。

结束语

结合前文和本文我们可以知道，植物有能力知道是不是有其它植物或者物体遮住了自己的光，如果它处在阴影中，它就通过加速生长来拜托阴影。通过判断夜晚的长度，植物知道应该什么时候开花结果（种子）。这一切都是植物体内的光敏色素在发挥着作用。

关于植物的感光能力我们就谈到这里，下一篇咱们来聊聊——植物的视觉和人类视觉的差别？喜欢这类科普文章的小伙伴可以关注我的账号，咱们不见不散。