Один факт о растениях, которые большинство людей, вероятно, помнит из школы, это то, что они используют солнечный свет, чтобы приготовить себе еду. Этот процесс, фотосинтез, означает, что растения зависят от солнечного света. Но, как знает любой, кто забыл положить солнцезащитный крем во время своего дня на пляже, солнце также может нанести ущерб. Итак, как растения поглощают свет, который им нужен, избегая при этом повреждения от ультрафиолетовых (УФ) лучей солнца? Короткий ответ заключается в создании собственного солнцезащитного крема. И новое исследование помогает нам точно понять, как работает этот процесс.

Мы знаем, что слишком много УФ-излучения может нанести ущерб здоровью человека. В краткосрочной перспективе избыточный УФ - особенно самые короткие длины волн в солнечном свете, известные как UVB, вызывает солнечный ожог. Повторное повреждение кожи из-за воздействия UVB в течение десятилетий может привести к повышенный риск развития рака кожи, Конечно, разные люди могут переносить различные количества УФ. Люди с глубоко пигментированной (темной) кожей хорошо защищены все время, независимо от того, находятся они на солнце или нет. Другие нуждаются в некотором воздействии солнца, чтобы вызвать защитные пигменты кожи, развивая загар. И некоторые люди едва загорают, оставляя их очень уязвимыми для солнечных ожогов и других УФ-повреждений.

Конечно, мы все можем также избегать солнца, носить шляпу или использовать солнцезащитный крем. Но как насчет растений? Они должны оставаться на солнце. Есть ли растения, эквивалентные солнечному ожогу или защитным пигментам, которые у нас есть в нашей коже?

Ученые завода действительно начали думать об этих вопросах, когда истощение стратосферного озона - отверстие в озоновом слое - угрожает позволить намного большему количеству UVB достичь поверхности Земли. Исследования, проведенные в 1980 и 1990, показали, что высокий уровень УФБ, который может быть результатом истощения озона, может прямое повреждение фотосинтеза, Другие эффекты высокого УФ также могут снизить рост и урожайность.

Но те же самые исследования показали, что растения хорошо защищены от худших эффектов уровней UVB, которые мы испытываем сейчас. Эта защита исходит из набора натуральных растительных химических веществ, в основном фенолов. Эти фенольные соединения действовать как естественные солнцезащитные средства, сильно поглощая УФ, но не длины волн, необходимые для фотосинтеза.

Так же, как с пигментами кожи человека, количество этих естественных солнцезащитных кремов варьируется между растениями. Некоторые растения, обычно те, которые приходят из тропиков или из высокогорных гор, имеют высокий уровень защиты все время. Другие производят только солнцезащитные кремы при воздействии более высоких уровней UVB, что эквивалентно дублению у людей.

Это приводит к другому вопросу. Если растения производят солнцезащитные кремы на основе их воздействия УФ, как они обнаруживают это воздействие? И как растения обнаруживают UVB?

Это было только в последнее десятилетие или около того, что ученые растений показали, что растения обнаруживают UVB в частности, с использованием белка, известного как UVR8 (короткий для локуса устойчивости к ультрафиолетовому излучению 8). Растения, у которых отсутствует UVR8, не могут вызывать защитные солнцезащитные кремы и сильно повреждены ультрафиолетом, присутствующим в летнем солнечном свете.

Исследователи все еще активно изучают фундаментальные механизмы, с помощью которых UVR8 контролирует реакцию растений на UVB. Мы уже давно знаем, что UVR8 поглощает UVB, что приводит к изменениям, которые в конечном итоге позволяют белку UVR8 накапливаться в ядрах клеток растения. Это необходимый шаг в цепочке ответов, которые позволяют растениям защищаться от повреждения UVB.

Новое исследование из Женевского университета показали, что ответы UVB зависят от взаимодействия между UVR8 и другим белком, называемым COP1 (конститутивно фотоморфологическим 1). Этот белок взаимодействует с другими различными молекулами (HY5, SPA и RUP) в клетках растения, чтобы отправить сигнал, контролирующий накопление фенотипов солнцезащитного крема в ответ на UVB.

Более устойчивые культуры

Это может показаться алфавитным супом аббревиатур, но система сигнализации, которую она представляет, влияет на всех нас через свою роль на заводах, произведенных фермами в качестве сельскохозяйственных культур. Теперь мы знаем, что растения используют UVB в качестве сигнала, чтобы изменить свою химию способами, которые затрагивают гораздо больше, чем просто их УФ-защиту.

УФ-воздействие приводит к биохимическим изменениям, которые могут увеличить сопротивление для борьбы с вредителями и болезнями. UVB в солнечном свете улучшает цвет, вкус и аромат фруктов, овощей и цветов. Воздействие UVB также повышает уровень растительных химических веществ которые считаются ценными в рационе человека.

Новое исследование добавляет к нашему растущему пониманию того, что UVB в солнечном свете не следует рассматривать только с точки зрения ущерба. Пока мы продолжаем защищать озоновый слой, эффекты UVB будут всего лишь частью нормальной реакции растений на окружающую среду. И чем больше мы понимаем эти ответы, тем больше мы можем использовать эти знания для производства более устойчивые культуры, улучшая их качество и сокращая использование пестицидов.

Об авторе

Найджел Пол, профессор растениеводства, Lancaster University

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon