植物為什麼不曬傷?

植物為什麼不曬傷?

關於大多數人可能從學校記得的植物的一個事實是他們用陽光來製作自己的食物。 這個過程,光合作用,意味著植物依賴於陽光。 但是,任何忘記在白天在沙灘上放防曬霜的人都知道,太陽也會造成傷害。 那麼植物如何吸收所需的光,同時避免太陽紫外線(UV)的傷害? 簡短的回答是製作自己的防曬霜。 新的研究正在幫助我們準確理解該過程的工作原理。

我們知道過多的紫外線會對人體健康造成傷害。 在短期內,過量的紫外線 - 特別是太陽光中最短的波長,稱為UVB - 會導致曬傷。 由於UVB暴露數十年而導致的反复皮膚損傷可導致 皮膚癌的風險增加。 當然,不同的人可以忍受不同量的紫外線。 無論是否在陽光下,深色(深色)皮膚的人都會受到很好的保護。 其他人需要一些暴露在陽光下,通過曬太陽來誘導保護性皮膚色素。 有些人幾乎不曬黑,使他們極易受到曬傷和其他紫外線傷害。

當然我們都可以選擇避免陽光,戴帽子或使用防曬霜。 但植物怎麼樣? 他們必須待在陽光下。 是否有相當於曬傷的植物或我們皮膚中的保護色素?

當平流層臭氧耗盡時,植物科學家們真的開始考慮這些問題了 臭氧層中的洞 - 威脅允許更多的UVB到達地球表面。 1980s和1990s的研究表明臭氧消耗導致的高水平UVB可能 直接破壞光合作用。 高紫外線的其他影響也會降低生長和作物產量。

但同樣的研究表明植物受到良好的保護,免受我們現在所經歷的UVB水平的惡化影響。 這種保護來自一套天然植物化學品,主要是酚類化合物。 這些酚類化合物 充當天然防曬霜,強烈吸收紫外線而不是光合作用所需的波長。

就像人體皮膚色素一樣,這些天然防曬劑的數量因植物而異。 有些植物,通常是來自熱帶或高海拔山脈的植物,一直都有高水平的保護。 其他人在暴露於更高水平的UVB時僅產生防曬劑,相當於人類曬黑。

這引出了另一個問題。 如果植物根據它們暴露在紫外線下產生防曬劑,它們如何檢測到這種暴露? 植物如何檢測UVB?

只有在過去十年左右,植物科學家才證明了這一點 植物檢測UVB 非常特別地使用稱為UVR8的蛋白質(UV抗性基因座8的簡稱)。 缺乏UVR8的植物不能誘導保護性防曬劑,並且受到夏日陽光下紫外線的嚴重破壞。

研究人員仍在積極研究UVR8控制植物對UVB反應的基本機制。 我們已經知道了一段時間 UVR8吸收UVB,導致最終使UVR8蛋白質在植物細胞核中積累的變化。 這是響應鏈中的必要步驟,使植物能夠保護自己免受UVB損害。

新的研究 來自日內瓦大學的研究表明,UVB反應依賴於UVR8與另一種稱為COP1(組成型光形態1)的蛋白質之間的相互作用。 該蛋白質與植物細胞中的其他各種分子(HY5,SPA和RUP)相互作用,發出控制防曬酚類物質響應UVB的信號。

更可持續的作物

這可能看起來像是縮寫詞的字母湯,但它代表的信號系統通過它在農場作為農作物生產的植物中的作用影響我們所有人。 我們現在知道植物使用UVB作為信號來改變它們的化學反應,其方式不僅僅影響它們的紫外線防護。

紫外線照射會產生生化變化 增加阻力 對病蟲害的攻擊。 陽光下的UVB改善了水果,蔬菜和花卉的顏色,味道和香味。 UVB曝光也 提高植物化學品的含量 被認為在人類飲食中很有價值。

新的研究增加了我們越來越多的理解,即在損害方面不應該看到陽光中的UVB。 只要我們繼續保護臭氧層,UVB的影響只是植物對環境的正常反應的一部分。 我們越了解這些反應,就越能用這些知識來產生 更可持續的作物,提高其質量,減少農藥的使用。

關於作者

Nigel Paul,植物科學教授, 蘭開斯特大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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