圖片作者：ChatGPT
植物不像動物可以移動，但它們能用體內的「光敏素」（phytochrome）來感知光線，調整生長方向、開花時機，甚至避開陰影。
然而，這些光敏素是怎麼認出光訊號，又是怎麼傳遞訊息給細胞的呢？
一篇來自韓國科學技術院（KAIST）研究團隊的新論文，揭開了這個過程中一個古老又巧妙的機關。
一般來說，植物的光敏素可以分成兩大部分，前端（N）與後端（C）。前端（「頭」）有負責「感光」的模組（稱為phyPSM），後端（「尾」）則有負責「傳遞訊號」的模組（稱為phyOPM）。
另外，光敏素可以在紅光吸收型（Pr）和紅外光吸收型（Pfr）之間轉換，就像有兩種不同模式的感光儀器一樣。也就是因為這樣，所以早期有些科學家會認為，植物裡面有「兩種」蛋白質負責感光。
在常見的模式植物阿拉伯芥中，光敏素又可進一步細分成不同家族，比如phyA、phyB，它們負責感應不同波長與強度的光。
過去的研究發現，要讓光敏素發揮功能，必須與一群叫做「光敏素互動因子」（PIFs）的蛋白質結合。從一些研究結果，他們認為phyB會用自己的「頭」（N端，感光區）與PIFs的APB位點結合；而phyA則是用自己的「頭」（N端）去跟PIFs的APA位點結合。也就是說，雖然都會跟PIFs結合，但是phyA與phyB用的是PIFs上不同的部位。
但是，研究人員發現有些實驗結果無法用這個模型解釋。 例如，即使只有phyB的後半部（C端），也能促使PIF3分解。但是，明明這個phyB就沒有「頭」啊？這表示事情沒這麼單純！
因此，韓國的研究團隊打算再好好地看一次。他們使用經過基因改造、能自己生產色素的酵母菌，建立了能在酵母中測試光敏素互作的新平台。
結果，他們發現phyA的「尾」（C端，phyAOPM）可以直接結合PIFs的APA位點。這也就算了，但是更驚人的是，他們發現phyB的「尾」（C端，phyBOPM）竟然也可以結合APA位點，而且同一時間它的「頭」還能繼續結合APB位點。
也就是說，phyB比大家以前認為的還要厲害！它具有雙重結合能力（一腳踩油門、一腳踩煞車？？？太神奇了吧！）。
而且，不論是用「頭」還是用「尾」，都能促進PIF3的分解；不過，只有透過「頭」（APB結合）時，phyB自己也會被一併分解。 如果是用「尾」（APA結合），雖然PIF3會分解，但是phyB自己卻可以全身而退。
有趣的是，雖然只用「尾」時可以與PIFs在黑暗中互動，但是在完整的光敏素中，「尾」與PIFs互動是需要光的。
於是，研究團隊進一步追問：如果C端自己就可以與PIF結合，為何還需要光？這個機制又是怎麼變成光依賴的呢？
透過深入研究，他們發現了一個「隱藏版」的機關！原來在黑暗中，光敏素的「頭」會折回來，自己抱住自己的「尾」，把APA結合位點給遮起來。而光線會把這種內部遮蔽解除，於是「尾」就能露出來，讓PIF來結合。
這就好像老式電視的一扇門，在黑暗中緊閉，光照之下打開，電視就啟動了！
研究團隊對於究竟這個機制是否從遠古開始就有感到好奇，於是他們把苔蘚植物（Marchantia，地錢屬）的光敏素也拿來測試，結果發現苔蘚的光敏素（Mp-phy）也用「尾」與PIF結合，而且方式與阿拉伯芥幾乎一樣。
這意味著，用「尾」（phyOPM）與PIF結合，是從早期陸生植物就存在的、非常古老且保守的「祖傳機制」。
相比之下，phyB的「頭」（phyPSM）發展出APB位點結合的能力，則是後來演化出的「新招式」。
總而言之，這篇研究告訴我們，植物感光不是單靠光敏素上面的單一部位，而是精心設計、與時俱進的。從古老的phyOPM-APA互動，到新的phyPSM-APB互動，讓植物可以在不同光照條件下靈活地反應。
至於這樣的設計是不是不只適用於PIF，也可能擴展到其他與光敏素互動的重要蛋白（例如SPA1、TZP等）？那就有待後續證明囉。
參考文獻：
Jeong, J., Lee, Y. & Choi, G. Both phytochrome A and phyB interact with PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORs through an evolutionary conserved phyOPM-APA interaction. Nat Commun 16, 3946 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59327-8
