Phytochrom ist ein Pigment, das in den meisten Pflanzen und einigen Bakterien vorkommt und zur Überwachung der Lichtfarbe verwendet wird. Pflanzen können dieses Pigment verwenden, um die Photoperioden zu bestimmen, wann Samen keimen, wann sie blühen und wann sie Chloroplasten herstellen, eine Schlüsselchemikalie, die in der Photosynthese verwendet wird. Photosynthese ist ein Prozess, bei dem Pflanzen Sonnenlicht in Nahrung umwandeln. Phytochrom kann auch dazu beitragen, die Form und Größe der Blätter, die Länge der Samen, die Anzahl der Blätter und die optimale Länge der Samen zu kontrollieren, um das vorhandene Licht optimal zu nutzen.
Ein Pigment ist eine Substanz, die die Farbe eines Objekts verändert, indem sie einige Lichtwellen reflektiert und andere selektiv absorbiert. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass rote, gelbe und blaue Strahlen auf einen Ball scheinen. Wenn der Ball blau reflektiert und alle anderen Lichtwellen absorbiert, erscheint der Ball für einen Beobachter blau. Phytochrom ist ein spezielles Pigment mit zwei Formen, Pr und Pfr, die rotes Licht bzw. tiefrotes Licht absorbieren und einen grünen bis blauen Farbton abgeben. Rotes Licht und weites rotes Licht sind Lichtquellen mit relativ niedriger Energie und Frequenz, verglichen mit anderen Lichtwellen im elektromagnetischen Spektrum.
Phytochrom ist ein Photorezeptor oder ein Protein, das Licht auf einem Organismus wahrnimmt und eine Reaktion auslöst. Es hat sowohl eine Proteinkomponente als auch eine Chromophorkomponente, die für die Absorption von rotem Licht verantwortlich ist. Das Molekül beginnt, rotes Licht in der Pr-Form aufzunehmen, was bewirkt, dass das Phytochrom eine chemische Veränderung durchmacht, um zu Pfr zu werden. Dieser Pfr-Zustand von Phytochrom ist der aktive Zustand oder der Zustand, der die Reaktionsprozesse in der Pflanze beginnt und bevorzugt dunkelrotes Licht absorbiert.
Bei blühenden Pflanzen hilft diese Methode der Lichterkennung, Photoperiodismus oder Reaktionen auf Tag und Nacht zu entwickeln. Pflanzen können Phytochrom auch verwenden, um die Form und Größe von Blättern zu verändern und die Synthese von Chloroplasten zu beginnen. Dies stellt sicher, dass die Photosynthese das vorhandene Licht optimal nutzen kann. Es ist auch wichtig, das Licht zu überwachen, damit die Samen erfolgreich wachsen können, ohne auszutrocknen oder zu wenig Sonne zu bekommen.
Die Entdeckung des Phytochroms begann mit der Beobachtung des Photoperiodismus bei Pflanzen. Wissenschaftler begannen zu bemerken, dass Pflanzen unterschiedlich auf Tag und Nacht reagierten; Einige Pflanzen veränderten die Prozesse für längere Tage, einige bevorzugten die Blüte während kürzerer Tagesspannen und einige hörten auf zu blühen, wenn sie nachts auch nur für einige Minuten dem Licht ausgesetzt waren. In den 1930er Jahren taten sich im Beltsville Agricultural Research Center der Botaniker Sterling Hendricks, die Physiologin Marion Parker und der Chemiker Harry Borthwick zusammen, um dieses Phänomen zu untersuchen.
1948 zeigten Spektrographentests, dass ein einzelnes Pigment für die Photoperiode verantwortlich war. Im Jahr 1952 ergaben Tests, dass die Keimung gestoppt wurde, wenn eine Pflanze tiefrotem Licht ausgesetzt wurde, und wieder gestartet wurde, wenn sie rotem Licht ausgesetzt wurde. 1959 führte das Team schlüssige Tests an Rübensamen durch und nannte das Pigment Phytochrom.