Hvorfor får planter ikke solskoldning?

Den ene kendsgerning om planter, som de fleste sandsynligvis husker fra skolen, er at de bruger sollys til at lave deres egen mad. Denne proces, fotosyntese, betyder, at planter er afhængige af sollys. Men som enhver, der har glemt at sætte solcreme på i løbet af dagen på stranden, ved, kan solen også være skadelig. Så hvordan absorberer planter det lys, de har brug for, mens de undgår skader fra solens ultraviolette (UV) stråler? Det korte svar er ved at lave deres egen solcreme. Og ny forskning hjælper os med at forstå nøjagtigt, hvordan processen fungerer.

Vi ved, at for meget UV kan skade menneskers sundhed. På kort sigt forårsager overskydende UV - især de korteste bølgelængder i sollys, kendt som UVB - solskoldning. Gentagen hudskade på grund af UVB-eksponering gennem årtier kan føre til en øget risiko for hudkræft. Naturligvis kan forskellige mennesker tåle forskellige mængder UV. Mennesker med dybt pigmenteret (mørkere) hud er godt beskyttet hele tiden, uanset om de er ude i solen eller ej. Andre har brug for udsættelse for sol for at fremkalde beskyttende hudpigmenter ved at udvikle en solbrun farve. Og nogle mennesker brænder næsten ikke og efterlader dem meget sårbare over for solskoldning og andre UV-skader.

Selvfølgelig kan vi alle også vælge at undgå solen, bære en hat eller bruge solcreme. Men hvad med planter? De er nødt til at blive i solen. Er der en plante svarende til solskoldning eller de beskyttende pigmenter, vi har i vores hud?

Planteforskere begyndte virkelig at tænke på disse spørgsmål, når udtømning af stratosfærisk ozon - hul i ozonlaget - truede med at lade meget mere UVB nå jordens overflade. Forskning tilbage i 1980'erne og 1990'erne viste, at de høje niveauer af UVB, der ville skyldes ozonudtømning, kunne direkte skade fotosyntese. Andre effekter af høj UV kan også reducere vækst og afgrødeudbytte.

Men den samme undersøgelse viste, at planter er godt beskyttet mod de værre virkninger af de UVB-niveauer, vi oplever nu. Denne beskyttelse kommer fra en række naturlige plantekemikalier, for det meste fenoler. Disse phenolforbindelser fungere som naturlige solcreme, stærkt absorberende UV, men ikke de bølgelængder, der er nødvendige for fotosyntese.


indre selv abonnere grafik


Ligesom med humane hudpigmenter varierer mængden af ​​disse naturlige solcreme mellem planterne. Nogle planter, typisk dem, der kommer fra troperne eller fra højhøjde bjerge, har høje beskyttelsesniveauer hele tiden. Andre producerer kun solcreme, når de udsættes for højere niveauer af UVB, svarende til garvning hos mennesker.

Det fører til et andet spørgsmål. Hvis planter producerer deres solcreme baseret på deres eksponering for UV, hvordan opdager de den eksponering? Og hvordan opdager planter UVB?

Det har kun været i det sidste årti eller deromkring, at planteforskere har vist det planter opdager UVB meget specifikt ved hjælp af et protein kendt som UVR8 (forkortelse for UV-resistens locus 8). Planter, der mangler UVR8, kan ikke fremkalde beskyttende solcreme og er hårdt beskadiget af UV, der er til stede i sommer sollys.

Forskere undersøger stadig aktivt de grundlæggende mekanismer, hvormed UVR8 styrer plantens respons på UVB. Vi har vidst det i nogen tid UVR8 absorberer UVBforårsager ændringer, der i sidste ende tillader, at UVR8-proteinet akkumuleres i kernerne i plantens celler. Dette er et nødvendigt skridt i reaktionskæden, der gør det muligt for planter at beskytte sig mod UVB-skader.

Ny forskning fra University of Geneva viste, at UVB-reaktioner afhænger af interaktioner mellem UVR8 og et andet protein kaldet COP1 (konstitutivt fotomorfogent 1). Dette protein interagerer med andre forskellige molekyler (HY5, SPA og RUP) i en plantes celler for at sende et signal, der styrer opbygningen af ​​solcreme-fenoler som reaktion på UVB.

Mere bæredygtige afgrøder

Dette kan virke som en alfabetssuppe med forkortelser, men det signalsystem, det repræsenterer, påvirker os alle gennem dets rolle i planter produceret af gårde som afgrøder. Vi ved nu, at planter bruger UVB som et signal til at ændre deres kemi på måder, der påvirker meget mere end bare deres UV-beskyttelse.

UV-eksponering frembringer biokemiske ændringer, der kan øge modstanden til skadedyrsangreb og sygdomsangreb. UVB i sollys forbedrer farve, smag og duft af frugt, grøntsager og blomster. UVB-eksponering også øger niveauet af plantekemikalier der menes at være værdifulde i den menneskelige diæt.

Den nye forskning tilføjer vores stigende forståelse for, at UVB i sollys ikke skal ses kun med hensyn til skade. Så længe vi fortsat beskytter ozonlaget, vil virkningerne af UVB kun være en del af planternes normale reaktioner på deres miljø. Og jo mere vi forstår disse svar, jo mere kan vi bruge den viden til at producere mere bæredygtige afgrøderforbedring af deres kvalitet og reduktion af brugen af ​​pesticider.

Om forfatteren

Nigel Paul, professor i plantevidenskab, Lancaster University

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon