“光敏色素响应的不是红外光而是远红光”辨析及教学启示和命题优化

 

来源公众号：飞哥的生物教学　作者：刘丽娜　邱路迪　李德红

1  原题呈现及发现误区

(2025年安徽高考试题川)种子萌发受多种内外因素的调节。下列叙述错误的是(  )。
A.玉米种子萌发后，根冠中的细胞能够感受重力信号，从而引起根的向地生长
B.与休眠种子相比，萌发的种子细胞内自由水所占比例高，呼吸作用旺盛
C.红外光可促进莴苣种子萌发，而红光可逆转红外光的效应，抑制萌发
D.赤霉素可打破种子休眠，促进萌发；脱落酸可维持休眠，抑制萌发

参考答案：C。

发现误区：光敏色素是植物感知光信号、调控生长发育的重要受体，主要吸收红光和远红光。需光种子的萌发受光敏色素的可逆调控机制介导，其中红光能够促进种子萌发，而远红光可以逆转红光的效应，抑制种子萌发。选项C有2个错误，不仅对红光生物学效应描述有误，还将“远红光”误认为“红外光”。这导致难以确定该题的考查意图，是考查学生对种子萌发过程中红光和远红光拮抗效应的理解水平，还是以植物缺乏红外光受体因而不能引起光敏色素响应为考点，考查学生分析问题的能力。

经溯源比对发现，“红外光”的表述沿用了人教版教材选必1习题和教师用书中光对莴苣种子萌发的影响实验的表述(表1),但这一表述与人教版教材中提及的“光敏色素主要吸收红光和远红光”相矛盾。这极易使师生误认为红外光与远红光具有相近乃至相同的性质，即红外光也可被光敏色素吸收并调控种子萌发，引发对光敏色素可逆调控机制的误解。本文从物理的光谱划分及生物学效应2个方面，系统辨析远红光和红外光的区别，剖析远红光与红外光概念混淆的可能原因，并在此基础上提出相应的教学与命题优化建议。

2误区释疑

2.1  光敏色素 

光敏色素是植物在长期进化过程中所形成的光感受系统之一，具有红光吸收型(red light-absorbing form,Pr)和远红光吸收型(far-red light-absorbing form,Pfr)2种互变形式。其术语命名也直观地呈现了光敏色素的光谱吸收特性，Pr的吸收峰值为660 nm,位于红光波段，而Pfr的吸收峰值为730nm,位于远红光波段，而不是红外光波段。现已发现至少存在5种光敏色素(分别命名为phyA~phyE),它们各自在不同的可见光频谱范围内发挥功能，调节植物的生长发育过程。

2.2远红光和红外光

2.2.1光谱划分 

可见光是指人眼所能感受到的电磁波。不同的领域对可见光的光谱波段有不同的划分，在工程光学中，考虑到工程的可实现性，将人眼能高效感知的400~700nm波段定义为可见光的光谱范围；在物理光学中，通常将可见光的光谱范围界定为400~760 nm,纳人了部分人眼对红光有微弱感应的波段；而在国家标准中，基于视觉科学研究的统计结论，认为人眼视觉响应的上限为780nm，将可见光波段界定为380-780nm。

在可见光的光谱范围内，不同的波段会引起不同的颜色感觉，其中红光的波长范围为620~780 nm。在植物生理学、光生物学等生命科学领域中，远红光是一个功能性定义，指能被植物敏锐感知、逆转红光效应的波段，位于红光末端(图1),且在710~740nm波长范围内逆转红光效应的能力最强。在物理学中，并没有定义远红光的光谱范围，但对红外光的光谱范围进行了界定。红外光位于红光的外侧，波段范围为780~10⁶nm,可进一步划分为近红外(波段范围为780~3000 nm)、中红外(波段范围为3~50μm)和远红外(波段范围为50μm~1mm)。

基于不同的研究目的和应用场景，不同领域对于可见光的光谱划分略有差异，但均认为波长780 nm以上的不可见光为红外光。而人眼对700~780 nm波段的红光具有微弱的视觉响应。综合各领域的界定可以明确红光、远红光和红外光三者在物理光谱中的划分。红光是波长范围为620~780nm的可见光，其中710nm以上的部分在植物生理学中被称为远红光，是光敏色素能够有效感知的功能波段，而红外光是波长范围为780 nm~1 mm的不可见光。故远红光和红外光虽然在光谱上毗邻，但存在本质区别：远红光为可见光的末端，而红外光为不可见光。且从Pfr型光敏色素的命名来看，它吸收远红光，吸收峰值为730 nm,明显处于远红光的范畴而小于红外光的起始波长780 nm,与红外光无关(图1)。

2.2.2生物学效应 

红光和远红光通过光敏色素介导植物对光信号的感知，从而调节植物的生长发育过程，影响其形态建成和多种生理活动，如种子萌发、幼苗黄化、下胚轴伸长及开花等1210。上述试题、教材习题和教师用书中所涉及的光对莴苣种子萌发的影响13-4.1,实际是光敏色素在红光与远红光作用下发生的2种构象之间的可逆转化。莴苣种子为典型的需光种子，红光照射下植物体内的光敏色素大量转化为生理活性较高的Pfr,解除种子休眠并诱导其萌发；远红光处理则可逆转红光的促进效应，将Pfr快速逆转为Pr,抑制种子萌发。经典的交替光照实验进一步证实5,当对种子进行红光与远红光多次交替处理时，种子的最终萌发率仅取决于最后一次光照的光质，即若最后一次照射的为红光，种子表现为高萌发率；若最后一次照射的为远红光，种子的萌发则被抑制。分析图1可知，光敏色素Pr和Pfr这2种构型的吸收峰值以及有效吸收范围不在红外光的光谱范围内，即红外光不能被光敏色素感知，更无法诱导Pr和Pfr发生构型互变。红外光主要通过其热效应影响植物蒸腾速率、酶的活性及其生长环境，这种影响与远红光通过光敏色素调节植物生长发育的机制存在本质区别。

因此，无论从物理的光谱划分还是从生物学效应来看，远红光与红外光均存在本质差别。将远红光表述为红外光，不仅混淆了不同光谱波段的物理界限，也模糊了红光和远红光之间的拮抗效应以及与红外光热效应的区别。

3讨论与启示

3.1追溯术语演变，更新学科认识

出现将“远红光”误认为“红外光”的现象，究其根源可能是未深人考究光敏色素的科学史及其术语内涵。在光敏色素的早期探索阶段，相关术语的使用尚未标准化，有研究者将700~800 nm波段的光归人红外光范畴。然而随着研究的深人，科学家意识到该波段的光可以与红光相互拮抗，共同调控植物的生长发育过程，这与红外光的热效应有本质区别。结合该波段位于红光的末端，故将其重新定义为“远红光”。植物生理学教材介绍莴苣种子萌发实验时，表述为红光与远红光，对应光敏色素Pr和Pfr这2种形式,教师若注意到这2个缩写词中蕴含的光谱吸收特征，就不会误解误用。科学概念并非一成不变，而是随着技术进步不断完善，这就要求教师秉持终身学习的理念，学习掌握最新的专业著作，及时更新自身知识体系，夯实学科专业素养。

3.2明确学科立场，规范术语使用 

远红光和红外光分别对应不同的波长范围，生物学效应也截然不同，使用时要注意术语表达规范。在教学过程中，教师首先可利用图1直观展示物理学的光谱划分和光敏色素的吸收光谱，帮助学生辨析远红光与红外光在波段上的区别，引导学生比较光敏色素2种构型的吸收峰值与红外光波段的关系，着重强调远红光可被光敏色素吸收的生物学特性。教师再从生物学效应角度，展示红光与远红光在调节种子萌发等植物生长发育过程中，所形成的可逆调控机制，让学生认识到远红光的生物学效应与红外光主要表现的热效应存在本质区别，以帮助学生主动构建关于光敏色素及其光信号转导机制的科学、准确的知识框架。

3.3聚焦考查目的，精准设问指向 

选项C存在2处错误导致试题的考查目的模糊，降低了试题的区分度与有效性，难以检测出学生真实的学业水平。为确保试题的科学性和准确性，应深人理解课程标准和教材，准确把握生物学核心概念，避免因术语误用而导致考查失效。在编制选项时，应逐一评估选项与考查目标的关联性、

来源：刘丽娜 邱路迪 李德红.“光敏色素响应的不是红外光而是远红光”辨析及教学启示和命题优化[J].生物学通报,2026,61(08)：80-82.

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