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Lexikon der Biologie: Photomorphogenese

Photomorphogenese w [von *photo- , Morphogenese], lichtabhängige (Lichtfaktor) Steuerung der Entwicklung von Pflanzen von der Embryonalphase über die Juvenil- und adulte Phase bis zur Seneszenz im Rahmen des genetisch festgelegten Kompetenzmusters ( vgl. Infobox ). Für die Auslösung photomorphogenetischer Reaktionen spielen als Rezeptorpigmente das Phytochrom-System sowie im Blauen und UV absorbierende Pigmente (Blaulichtrezeptor, Kryptochrom; Carotinoide, Flavinenzyme) eine Rolle. Die Perzeption der Lichtsignale überführt das jeweilige Rezeptorpigment in eine physiologisch aktive Form, die über eine Transduktionskette die Zellfunktionen und die genetische Information so beeinflußt, daß eine spezifische Photomorphose (Gestaltsausprägung; Morphosen) entsteht. Bei den molekularen Mechanismen der Signaltransduktion sind Regelvorgänge auf der Ebene der Transkription, Translation und Enzymaktivität beteiligt. – Photomorphogenese stellt ein komplexes Entwicklungsprogramm dar, das durch Aktivierung des jeweiligen Photorezeptors angeworfen wird und aus einer Vielzahl von Einzelreaktionen besteht (Hemmung des Längenwachstums, Förderung des Blattwachstums, Synthese von Photosynthesepigmenten, Aktivierung des Sekundärstoffwechsels). Der Photomorphogenese wird die Skotomorphogenese gegenübergestellt, das Entwicklungsprogramm, das im Dunkeln abläuft. Während man früher annahm, daß Photomorphogenese auf einem Anschalten besonderer Transkriptionsfaktoren beruht, die dann wiederum lichtinduzierte Gene aktivieren, zeichnet sich immer mehr ab, daß Photomorphogenese eigentlich den Grundzustand der pflanzlichen Entwicklung darstellt. Es ist also die Skotomorphogenese, die im Dunkeln aktiv aufrechterhalten wird (über den Transkriptionsfaktor constitutive photomorphogenesis 1). Nach Belichtung wird die Skotomorphogenese aktiv „abgeschaltet“, so daß das Grundprogramm (Photomorphogenese) ablaufen kann. Bei vielen Nacktsamern ist dieser Mechanismus noch nicht vorhanden, so daß Photomorphogenese auch im Dunkeln stattfinden kann.

E.W./P.N.

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