A növényekről az az egy tény, amelyre az emberek valószínűleg az iskolából emlékeznek, az az, hogy napfényt használnak saját ételeik elkészítéséhez. Ez a folyamat, a fotoszintézis azt jelenti, hogy a növények a napfénytől függenek. De mint bárki, aki elfelejtette a napozó krémet felhordani a strandon töltött napja alatt, tudja, hogy a nap is káros lehet. Tehát hogyan szívják fel a növények a szükséges fényt, miközben elkerülik a nap ultraibolya (UV) sugarainak károsodását? A rövid válasz az, hogy saját fényvédőt készítenek. Az új kutatások pedig segítenek megérteni a folyamat pontos működését.
Tudjuk, hogy a túl sok UV káros lehet az emberi egészségre. Rövid távon az UV-felesleg - különösen a legrövidebb hullámhosszú napfény, UVB néven - napégést okoz. Az UVB-expozíció következtében évtizedek óta ismétlődő bőrkárosodás an fokozott a bőrrák kialakulásának kockázata. Természetesen a különböző emberek elviselik az eltérő UV-mennyiséget. A mélyen pigmentált (sötétebb) bőrű embereket folyamatosan jól védik, függetlenül attól, hogy a napon vannak-e vagy sem. Másoknak némi napsugárzásnak kell lenniük, hogy védő bőr pigmenteket váltsanak ki a napbarnítás kialakításával. Vannak, akik egyáltalán alig barnulnak, így nagyon sérülékenyek a leégésre és más UV-károsodásokra.
Természetesen mindannyian dönthetünk úgy is, hogy elkerüljük a napsütést, viselünk kalapot vagy használunk krémet. De mi van a növényekkel? A napon kell maradniuk. Van-e növény, amely megfelel a leégésnek vagy a bőrünkben lévő védő pigmenteknek?
A növénytudósok valóban akkor kezdtek gondolkodni ezeken a kérdéseken, amikor a sztratoszférikus ózon kimerülése - lyuk az ózonrétegben - azzal fenyegetőzött, hogy sokkal több UVB juthat a Föld felszínére. Az 1980-as és 1990-es évek kutatásai azt mutatták, hogy az ózonréteg lebomlásából eredő magas UVB-szint képes közvetlenül károsítja a fotoszintézist. A magas UV-sugárzás egyéb hatásai szintén csökkenthetik a növekedést és a terméshozamot.
De ugyanez a kutatás azt mutatta, hogy a növények jól védettek a most tapasztalt UVB-szintek rosszabb hatásaitól. Ez a védelem természetes növényi vegyi anyagokból, többnyire fenolokból áll. Ezek a fenolos vegyületek természetes fényvédőként működnek, erősen elnyeli az UV-t, de nem a fotoszintézishez szükséges hullámhosszakat.
Csakúgy, mint az emberi bőr pigmentjeinél, ezeknek a természetes fényvédőknek a mennyisége növényenként változik. Egyes növények, általában azok, amelyek a trópusokról vagy a magas hegyekből származnak, mindig magas szintű védettséggel bírnak. Mások csak akkor termelnek fényvédőt, ha magasabb UVB-koncentrációnak vannak kitéve, ami egyenértékű az emberi barnulással.
Ez újabb kérdéshez vezet. Ha a növények az UV-expozíció alapján állítják elő a fényvédőjüket, hogyan érzékelik ezt az expozíciót? És hogyan érzékelik a növények az UVB-t?
Csak a legutóbbi évtizedben bizonyították ezt a növénytudósok a növények kimutatják az UVB-t nagyon specifikusan az UVR8 néven ismert fehérjét használva (az UV-rezisztencia rövidítése 8). Azok a növények, amelyekben nincs UVR8, nem indukálhatnak védő fényvédőket, és a nyári napfényben jelen lévő UV-fény erősen károsítja őket.
A kutatók továbbra is aktívan vizsgálják azokat az alapvető mechanizmusokat, amelyek segítségével az UVR8 ellenőrzi a növény UVB-reakciót. Ezt már egy ideje tudjuk Az UVR8 elnyeli az UVB-t, olyan változásokat okozva, amelyek végül lehetővé teszik az UVR8 fehérje felhalmozódását a növény sejtjeinek magjaiban. Ez egy szükséges lépés a válaszláncban, amely lehetővé teszi a növények számára, hogy megvédjék magukat az UVB-károsodásoktól.
Új kutatás a genfi egyetem munkatársai kimutatták, hogy az UVB válaszok az UVR8 és egy másik, a COP1 nevű fehérje (konstitutívan fotomorfogén 1) kölcsönhatásaitól függenek. Ez a fehérje kölcsönhatásba lép a növény sejtjeinek más különböző molekuláival (HY5, SPA és RUP), hogy jelet küldjön, amely az UVB hatására szabályozza a fényvédő fenolok képződését.
Fenntarthatóbb növények
Ez a rövidítések ábécé levesének tűnhet, de az általa képviselt jelzőrendszer mindannyiunkat érint, mivel szerepet játszik a gazdaságok által termesztett növényekben. Ma már tudjuk, hogy a növények az UVB-t jelként használják a kémia megváltoztatására olyan módon, amely nemcsak az UV-védelemre hat.
Az UV-expozíció olyan biokémiai változásokat eredményez, amelyek képesek növeli az ellenállást kártevők és betegségek támadására. A napfényben lévő UVB javítja a gyümölcsök, zöldségek és virágok színét, ízét és illatát. UVB-expozíció is növeli a növényi vegyi anyagok szintjét amelyeket értékesnek tartanak az emberi étrendben.
Az új kutatás növeli egyre növekvő megértésünket, miszerint a napfényben lévő UVB-t nem csak a károsodás szempontjából kell szemlélni. Amíg folyamatosan védjük az ózonréteget, az UVB hatása csak egy része lesz a növények normális reakcióinak a környezetükre. És minél jobban megértjük ezeket a válaszokat, annál jobban felhasználhatjuk ezeket az ismereteket a termeléshez fenntarthatóbb növények, javítva azok minőségét és csökkentve a peszticidek használatát.
A szerzőről
Nigel Paul, a növénytudomány professzora, Lancaster Egyetem
Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.
Kapcsolódó könyvek
at InnerSelf Market és Amazon
