Pflanzen verwenden Licht als Energiequelle und als Signal das ihnen Informationen über ihre Umwelt liefert. An der Wahrnehmung der Stärke und der Richtung des Lichts ist eine ganze Gruppe von Blaulichtreaktionen beteiligt. Die Blaulichtsignale werden in elektrische und genetische Prozesse sowie in Stoffwecheselvorgänge umgewandelt. Dies ermöglicht der Pflanze, Wuchs, Entwicklung und Funktion zu modifizieren, um sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Beispiele für Blaulichteffekte und Phototropismus, Stomatabewegungen, die Hemmung der Sprossachsenstreckung, Genaktivierung, Pigmentbiosynthese, die dem Sonnenstand angepasste Ausrichtung der Blätter und die Chloroplastenbewegung. Spezifische Blauslichteffekte lassen sich durch ihr typisches "Drei-Finger"-Wirkungsspektrum im Bereich von 400 bis 500 nm charakterisieren. Blaulichteffekte unterscheiden sich beträchtlich in ihren physiologischen Auswirkungen. Beim Phototropismus wachsen Sprosse durch Wachstumsförderung auf der Schattenseite in Richtung einer einseitigen Lichtquelle. Bei der Hemmung des Sprosswachstums bewirkt die Wahrnehmung von Blaulicht die Depolarisierung der Membranen solcher Zellen, die sich im Streckungswachstum befinden; die Wachstumsrate der Zellen sinkt daraufhin schnell ab. Im Fall der Genaktivierung stimuliert Blaulicht die Transkription und Translation und führt zu einer Anreicherung von Genprodukten, die die morphogenen Reaktionen auf Licht bewirken. Blaulichtstimulierte Stomatabewegungen gehen auf blaulichtabhängige Änderungen in der Osmoregulation der Schließzellen zurück. Blaulicht stimuliert eine H+-ATPase in der Plasmamembran der Schließzellen, der daraufhin einsetzende Protonentransport über die Membran erzeugt eine elektrochemische Potenzialdifferenz, die die Triebkraft für die Aufnahme von Ionen zur Verfügung stellt. Stärke und die Biosynthese von Malat. Die Anreicherung osmotisch wirksamer gelöster Substanzen innerhalb der Schließzellen führt zur Öffnung der Stomata. Sacchaose ist eine der wichtigsten osmotisch wirksamen Substanzen in den Schließzellen; welcher Stoffwechselweg zur Osmoregulation der Schließzellen eingeschlagen wird, kann auch durch die Lichtqualität vorgegeben sein. Die beiden Gene cry1 und cry2 aus Arabidopsis sind an der blaulichtabhängigen Hemmung der Sprossstreckung, der Vergrößerung der Cotyledonen, der Anthocyaninsynthese, der Kontrolle des Blühzeitpunktes und der Einstellung von circadianen Rhythmen beteiligt. Die Genprodukte von cry1 und cry2 haben Sequenzähnlichkeit zur Photolyase doch sie besitzen keine Photolyaseaktivität. Das CRY1-Protein, und in einem geringeren Ausmaß auch das CRY2-Protein, reichern sich im Zellkern an und treten sowohl in vivo als auch in vitro mit der Ubiquitin-Ligase COP1 in Wechselwirkung. Außerdem wird die Cryptochromaktivität durch seinen PhosphoryUerungszustand beeinflusst. Das CRY1-Protein reguliert ebenfalls die Aktivität von Anionenkanälen in der Plasmamembran. Das Protein Phototropin spielt eine Hauptrolle bei der Regulation des Phototropismus. Die C-terminale Hälfte des Phototropins ist eine Serin/Threonin-Kinase und die N-terminale Hälfte besitzt zwei flavinbindende Donänen. Phototropin bindet als Reaktion auf Blaulicht das Flavin FMN und durchläuft eine Autophosphorylierung. Mutanten, die kein Phototropin besitzen (phototropinless) zeigen keinen Phototropismus und keine Chloroplastenbewegung. die phot1/phot2-Doppelmutante zeigt eine Blaulichtreaktion der Schließzellen, welche durch grünes Licht umgekehrt werden kann. Diese Merkmale stimmen mit der Rolle des Phototropins bei der Blaulichtreaktion der Stomata nicht überein. Das in den Chloroplasten vorkommende Carotinoid Zeaxanthin wurde mit der Blaulichtwahrnehmung der Schließzellen in Verbindung gebracht. Das blaulichtstimulierte Öffnung der Stomata wird blockiert, wenn man die Anreicherung von Zeaxanthin in den Schließzellen durch genetische oder biochemische Manipulationen verhindert. Durch die Veränderung des Zeaxanthingehalts in den Schließzellen kann man die Blaulichtreaktion beeinflussen. Die Signaltransduktionskaskade, die zur Blaulichtreaktion der Schließzellen führt, besteht aus der Blaulichtwahrnehmung im Chloroplasten, der Weiterleitung des Signals über die Chloroplastenhülle, der Aktivierung einer H+-ATPase, dem Aufbau eines Turgors und der Stomataöffnung. Grünes Licht kann die blaulichtstimulierte Öffnung der Stomata umkehren. Diese Umkehr kann man beobachten, wenn in Versuchen kontinuierlich grünes Licht zusammen mit blauem gegeben wird, oder ein Puls von grünem Licht nach einem Puls blauen Lichts. Die npq1-Mutante, die kein Zeaxanthin besitzt, zeigt keine Umkehr der Reaktion durch grünes Licht. Zeaxanthin ist daher für die Reaktion notwendig, Grünes Licht isomerisiert Zeaxanthin sehr effektiv, was darauf hinweist, das ein physiologisch aktives Isomer von Zeaxanthin Blaulicht absorbiert und die Blaulichtreaktion vermittelt, wohingegen grünes Licht die Isomerisierung umkehrt und zu einen inaktiven Zeaxanthinisomer führt.
