Det enda faktumet om växter som de flesta förmodligen kommer ihåg från skolan är att de använder solstråle för att göra egen mat. Den processen, fotosyntes, innebär att växter är beroende av solljus. Men som alla som glömt att sätta solcreme på under sin dag på stranden vet, kan solen också vara skadlig. Så hur absorberar växterna ljuset de behöver, samtidigt som man undviker skador från solens ultravioletta (UV) strålar? Det korta svaret är att göra sin egen solskyddsmedel. Och ny forskning hjälper oss att förstå exakt hur den processen fungerar.

Vi vet för mycket att UV kan skada människors hälsa. På kort sikt orsakar överskott av UV - särskilt de kortaste våglängderna i solljus, känd som UVB - solbränna. Upprepad hudskada på grund av UVB-exponering under årtionden kan leda till en ökad risk för hudcancer. Naturligtvis kan olika människor tolerera olika mängder UV. Människor med djupt pigmenterad (mörkare) hud är väl skyddade hela tiden, oavsett om de är ute i solen eller inte. Andra behöver lite exponering för sol för att framkalla skyddande hudpigment genom att utveckla solbränna. Och vissa människor har knappt solbränna, vilket gör att de är mycket utsatta för solbränna och andra UV-skador.

Naturligtvis kan vi alla också välja att undvika sol, bära en hatt eller använda solkrämen. Men hur är det med växter? De måste stanna i solen. Finns det en växt som motsvarar solbränna eller de skyddande pigmenten vi har i vår hud?

Växtforskare började verkligen tänka på dessa frågor när uttömningen av stratosfärisk ozon - hål i ozonskiktet - hotat att tillåta mycket mer UVB att nå jordens yta. Forskning tillbaka i 1980 och 1990 visade att de höga nivåerna av UVB som skulle kunna uppstå genom ozonnedbrytning kunde direkt skada fotosyntesen. Andra effekter av hög UV kan också minska tillväxt och avkastning.

Men samma undersökning visade att växter är väl skyddade mot de värre effekterna av UVB-nivåerna vi upplever nu. Detta skydd kommer från en rad naturliga växtkemikalier, mestadels fenoler. Dessa fenolföreningar fungera som naturliga solskyddsmedel, absorberar starkt UV men inte våglängderna som behövs för fotosyntes.

Precis som med mänskliga hudpigment varierar mängden av dessa naturliga solskyddsmedel mellan växter. Vissa växter, vanligtvis de som kommer från troperna eller från berg i hög höjd, har höga skyddsnivåer hela tiden. Andra producerar endast solskyddsmedel när de utsätts för högre nivåer av UVB, vilket motsvarar garvning hos människor.

Det leder till en annan fråga. Om växter producerar sina solskyddsmedel baserat på exponering för UV, hur upptäcker de exponeringen? Och hur upptäcker växter UVB?

Det har bara varit under det senaste decenniet eller så att växtforskare har visat det växter upptäcker UVB mycket specifikt med ett protein som kallas UVR8 (kort för UV-resistans-locus 8). Växter som saknar UVR8 kan inte inducera skyddande solskyddsmedel och skadas allvarligt av UV-strålen i sommar solljus.

Forskare undersöker fortfarande de grundläggande mekanismerna för att UVR8 kontrollerar växtrespons på UVB. Vi har redan känt det UVR8 absorberar UVB, vilket orsakar förändringar som till sist tillåter UVR8-proteinet att ackumuleras i kärnorna i växtens celler. Detta är ett nödvändigt steg i svarkedjan som tillåter växter att skydda sig mot UVB-skador.

ny forskning från Universitetet i Genève visade att UVB-responser beror på interaktioner mellan UVR8 och ett annat protein som kallas COP1 (konstitutivt fotomorfogen 1). Detta protein interagerar med andra olika molekyler (HY5, SPA och RUP) i en växtceller för att skicka en signal som styr uppbyggnaden av solskyddsmedel som svar på UVB.

Mer hållbara grödor

Det här kan verka som en alfabetssoppa med förkortningar men det signaleringssystem den representerar påverkar oss alla genom sin roll i de växter som produceras av gårdar som grödor. Vi vet nu att växter använder UVB som en signal för att ändra sin kemi på sätt som påverkar mycket mer än bara deras UV-skydd.

UV-exponering ger biokemiska förändringar som kan öka motståndet att skadedjur och sjukdomsangrepp. UVB i solljus förbättrar färg, smak och doft av frukter, grönsaker och blommor. UVB-exponering också ökar nivåerna av växt kemikalier som anses vara värdefulla i den mänskliga kosten.

Den nya forskningen bidrar till vår ökande förståelse för att UVB i solljus inte ska ses bara i form av skador. Så länge vi fortsätter skydda ozonskiktet, kommer UVB: s effekter att vara bara en del av plantornas normala svar på deras miljö. Och ju mer vi förstår dessa svar, desto mer kan vi använda den kunskapen för att producera mer hållbara grödor, förbättra deras kvalitet och minska användningen av bekämpningsmedel.

Om författaren

Nigel Paul, professor i växtvetenskap, Lancaster University

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon