빛은 다양한 환경 신호 가운데 식물의 생장과 발달에 있어 필수적이다. 식물은 phytochrome을 이용하여 적색광과 원적외광을 인식하며, 종자발아, 잎발달, 개화, 하배축 신장 등에 광범위하게 영향을 미친다. 식물 호르몬인 에틸렌 또한 식물의 줄기의 생장을 억제한다. 따라서 본 연구에서는 굴중성 반응에 대한 에틸렌과 phytochrome 사이의 연관성을 확인하기 위해 애기장대 phytochrome mutants를 이용하였다. 그리고 애기장대 phytochrome mutants에 다양한 빛 조건을 처리하여 줄기에서 굴중성 반응과 생장 정도를 측정하였다. 그 후 에틸렌 생성량을 측정하고 그에 따른 ACS와 ACO 활성을 측정하였다. 마지막으로 ACS12와 ACO2 유전자의 발현을 확인하였다.
굴중성 반응 측정 결과, 암소에서는 대조구와 mutants의 굴중성 반응에 유의미한 차이를 보이지 않았으며, 백색광에서는 대조구에 비해 phytochrome mutants의 굴중성 반응이 촉진 되었다. 반면, 적색광에서는 다른 mutants에 비해 phyA의 굴중성 반응이 억제되었고 원적외광의 경우 phyB의 굴중성 반응이 억제되었다. 이와 같은 굴중성 반응의 억제는 길이생장에서도 같은 양상을 나타냈다.
이러한 결과를 바탕으로 에틸렌 생성량과 ACS와 ACO의 활성 그리고 유전자 발현 수준을 확인하였다. 그 결과 백색광에서는 대조구에 비해 모든 phytochrome mutants의 에틸렌 생성량이 감소하였고, 암소에서는 대조구와 mutants의 에틸렌 생성량이 큰 차이를 보이지 않았다. 적색광에서는 phyA의 에틸렌 생성량이 다른 mutants에 비해 증가 하였고, 원적외광에서는 phyB가 에틸렌 생성량이 증가하였다. 또한 ACS 활성과 유전자 발현은 에틸렌 생성량과 같은 양상을 나타냈다.
이와 같은 결과를 통해 적색광에서는 phyB의 Pfr형태로, 원적외광에서는 phyA의 Pr 형태로 ACS의 활성을 조절하여 에틸렌 생성량을 증가시키고, 에틸렌의 생성량의 증가는 줄기 생장과 굴중성 반응을 조절함을 제시한다.