你把你最喜欢的植物放在阳光明媚的窗台上。很快，你就会注意到植物向窗户弯曲，而不是笔直地向上生长。这棵植物到底在做什么？为什么要这样做？

什么是向光性(phototropism)？

你所看到的现象叫做向光性。要了解这个词的含义，请注意前缀“photo”表示“light”，后缀“tropism”表示“turning”。因此，向光性是指植物转向或向光弯曲。

为什么植物会有向光性？

植物需要光来刺激能量的产生；这个过程叫做光合作用。需要从太阳或其他来源产生的光，以及水和二氧化碳，来生产糖供植物用作能源。氧气也会产生，许多生命形式的呼吸都需要氧气。

向光性可能是植物为了获得尽可能多的光而采用的一种生存机制。当植物的叶子向光开放时，更多的光合作用可以发生，从而产生更多的能量。

早期科学家是如何解释向光性的？

科学家们对向光性的起因的早期观点各不相同。Theophrastus（公元前371年-公元前287年）认为，向光性是由于植物茎被照亮的一侧的液体被清除而引起的，而Francis Bacon（1561-1626）后来假设向光性是由于枯萎引起的。罗伯特·沙洛克（1630-1684）认为植物弯曲是对“新鲜空气”的反应，约翰·雷（1628-1705）认为植物倾向于靠近窗户的较低温度。

查尔斯·达尔文（Charles Darwin，1809-1882）进行了第一次有关向光性的相关实验。他假设叶尖产生的一种物质引起了植物的弯曲。达尔文利用测试植物进行实验，覆盖一些植物的顶端，而不覆盖其他植物。顶端有盖的植物不会向光线弯曲。当他覆盖了植物茎的下部，但让茎尖暴露在光线下时，这些植物就向光线移动。

达尔文不知道顶端产生的“物质”是什么，也不知道它是如何导致植物茎弯曲的。然而，Nikolai Cholodny和Frits在1926年发现，当高浓度的这种物质移动到植物茎的阴暗面时，茎会弯曲，使尖端向光线移动。该物质的确切化学成分被发现是第一种被鉴定的植物激素，直到Kenneth Thimann（1904-1977）分离并鉴定为吲哚-3-乙酸或生长素后才被阐明。

向光性是如何工作的？

目前对向光性背后机制的看法如下。

波长约为450纳米的光（蓝光/紫外光）照亮植物。一种叫做光感受器的蛋白质捕捉光线，对光线发生反应并触发反应。负责光营养的蓝光光感受器蛋白质组被称为感光素。目前尚不清楚光致变色素是如何对生长素的运动发出信号的，但已知生长素在光照下会移动到茎部较暗、阴影的一侧。生长素刺激茎阴暗面细胞释放氢离子，导致细胞pH值降低。pH值的降低会激活酶（称为膨胀素），使细胞膨胀，导致茎向光线弯曲。

关于向光性的有趣事实

• 如果你的窗户里有一株植物有向光性，试着把它转向相反的方向，这样植物就会弯曲远离光线。只需大约八个小时，植物就可以回到阳光下。
• 有些植物远离光线生长，这种现象称为负向光性。（事实上，植物的根会经历这种情况；根当然不会朝着光生长。它们正在经历的另一个词是向重力性——向重力方向弯曲。）
• 这听起来像是一张令人恶心的照片，但事实并非如此。它与向光性相似，因为它涉及植物在光刺激下的运动，但在向光性中，这种运动不是朝着光刺激，而是朝着预定的方向。运动是由植物本身决定的，而不是光。光污染的一个例子是由于光的存在或不存在而导致的叶子或花的打开和关闭。