Єдиний факт про рослини, який більшість людей, мабуть, пам’ятає зі школи, полягає в тому, що вони використовують сонячне світло для власної їжі. Цей процес, фотосинтез, означає, що рослини залежать від сонячного світла. Але, як знає кожен, хто забув нанести крем під час дня на пляжі, сонце також може завдати шкоди. Отже, як рослини поглинають необхідне їм світло, уникаючи пошкодження ультрафіолетовими (УФ) променями сонця? Коротка відповідь - це виготовлення власного сонцезахисного крему. І нові дослідження допомагають нам зрозуміти, як саме працює цей процес.
Ми знаємо, що занадто багато УФ може завдати шкоди здоров’ю людини. У короткостроковій перспективі надмірне ультрафіолетове світло, особливо найкоротші довжини хвиль сонячного світла, відоме як UVB, викликає сонячні опіки. Повторне пошкодження шкіри внаслідок впливу ультрафіолетового випромінювання протягом десятиліть може призвести до підвищений ризик раку шкіри. Звичайно, різні люди можуть переносити різну кількість УФ. Люди з глибоко пігментованою (темною) шкірою весь час добре захищені, незалежно від того, перебувають вони на сонці чи ні. Інші потребують певного перебування на сонці, щоб викликати захисні пігменти шкіри, створюючи сонячний загар. А деякі люди ледве загаряють, що робить їх вразливими до сонячних опіків та інших ультрафіолетових пошкоджень.
Звичайно, ми всі також можемо вирішити уникати сонця, носити шапку або використовувати сонцезахисний крем. Але як щодо рослин? Вони повинні залишатися на сонці. Чи існує рослина, еквівалентна сонячним опікам або захисним пігментам, які ми маємо в шкірі?
Вчені-рослини справді почали замислюватися над цими питаннями, коли виснаження стратосферного озону - отвір в озоновому шарі - погрожував дозволити набагато більше УФБ потрапляти на поверхню Землі. Дослідження ще у 1980-х та 1990-х роках показали, що високий рівень УФВ, який буде наслідком виснаження озону, може безпосередньо пошкоджують фотосинтез. Інші ефекти високого ультрафіолетового випромінювання також можуть зменшити ріст і врожайність культур.
Але ті самі обсяги досліджень показали, що рослини добре захищені від гіршого впливу рівня УФВ, який ми відчуваємо зараз. Цей захист забезпечується набором природних рослинних хімікатів, переважно фенольних. Ці фенольні сполуки діють як природні сонцезахисні креми, що сильно поглинає УФ, але не довжини хвиль, необхідних для фотосинтезу.
Як і у випадку з шкірними пігментами людини, кількість цих природних сонцезахисних кремів у рослин різниться. Деякі рослини, як правило, ті, що походять з тропіків або з висотних гір, мають постійний високий рівень захисту. Інші виробляють сонцезахисні креми лише під впливом більш високих рівнів УФБ, еквівалентних засмазі у людей.
Це призводить до іншого питання. Якщо рослини виробляють сонцезахисні креми на основі впливу УФ, як вони виявляють цей вплив? А як рослини виявляють УФВ?
Лише в останнє десятиліття чи близько цього вчені-рослини показали це рослини виявляють УФВ дуже конкретно з використанням білка, відомого як UVR8 (скорочення від локусу 8 стійкості до УФ). Рослини, яким не вистачає UVR8, не можуть викликати захисні сонцезахисні креми і сильно пошкоджуються ультрафіолетом, який присутній у літньому сонячному світлі.
Дослідники все ще активно досліджують основні механізми, за допомогою яких UVR8 контролює реакцію рослин на UVB. Ми знаємо це вже деякий час UVR8 поглинає UVB, спричиняючи зміни, які зрештою дозволяють білку UVR8 накопичуватися в ядрах клітин рослини. Це необхідний крок у ланцюгу відповідей, які дозволяють рослинам захищати себе від пошкодження УФВ.
нове дослідження з Женевського університету показав, що відповіді на УВВ залежать від взаємодії між УВР8 та іншим білком, який називається СОР1 (конститутивно фотоморфогенний 1). Цей білок взаємодіє з іншими різними молекулами (HY5, SPA та RUP) у клітинах рослини, посилаючи сигнал, що контролює накопичення сонцезахисних фенольних речовин у відповідь на УФВ.
Більш стійкі культури
Це може здатися абетковим супом із абревіатур, але система сигналізації, яку він представляє, впливає на нас усіх через свою роль у рослинах, що виробляються фермами як врожаї. Зараз ми знаємо, що рослини використовують УФВ як сигнал до зміни своєї хімії таким чином, що впливає набагато більше, ніж просто їх захист від УФ.
Ультрафіолетове опромінення викликає біохімічні зміни, які можуть збільшити опір до нападу шкідників та хвороб. UVB на сонячному світлі покращує колір, смак та запах фруктів, овочів та квітів. Також вплив UVB підвищує рівень рослинних хімікатів які вважаються цінними в раціоні людини.
Нове дослідження додає нам все більшого розуміння того, що UVB на сонячному світлі не слід розглядати лише з точки зору пошкодження. Поки ми продовжуємо захищати озоновий шар, вплив UVB буде лише однією частиною нормальної реакції рослин на навколишнє середовище. І чим більше ми розуміємо ці відповіді, тим більше ми можемо використовувати ці знання для отримання більш стійкі культури, підвищення їх якості та зменшення використання пестицидів.
про автора
Найджел Пол, професор кафедри рослинництва, Lancaster University
Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
at InnerSelf Market і Amazon
