植物が日焼けをしないのはなぜですか?

植物が日焼けをしないのはなぜですか?

ほとんどの人が学校から覚えている植物に関する一つの事実は、日光を使って自分の食べ物を作っているということです。 そのプロセス、光合成は、植物が日光に依存していることを意味します。 しかし、ビーチで日中にサンクリームをかけることを忘れた人は誰もが知っているように、太陽もまた損害を与える可能性があります。 それで、太陽の紫外線(UV)からの被害を避けながら、植物はどのように必要な光を吸収しますか? 短い答えは、彼ら自身の日焼け止めを作ることです。 新しい研究は、そのプロセスの仕組みを正確に理解するのを助けています。

あまりにも多くのUVが人の健康を損なう可能性があることはわかっています。 短期的には、UVBとして知られている日光の中で特に最も短い波長である過剰UVは日焼けを引き起こす。 数十年にわたるUVB暴露による皮膚損傷の繰り返しは、 皮膚がんのリスク増加。 もちろん、いろいろな人が異なる量のUVを許容することができます。 深く色素沈着した(暗い)皮膚を持つ人は、日光浴中であろうとなかろうと、常に保護されています。 他の人は日焼けを起こして保護皮膚色素を誘導するために太陽にいくらかの暴露を必要とする。 また、日焼けや他の紫外線の被害に対して非常に脆弱な人もいます。

もちろん、私たちはすべて太陽を避けたり、帽子を着たり、日光を浴びたりすることもできます。 しかし、植物はどうですか? 彼らは太陽の下にいなければならない。 日焼けや肌に含まれる保護顔料に相当する植物はありますか?

植物科学者たちは、成層圏オゾン層が枯渇したときに、これらの疑問について本当に考え始めました。 オゾン層の穴 - はるかに多くのUVBが地球の表面に到達することを脅かしました。 1980sと1990の研究では、オゾン層破壊による高レベルのUVBは、 光合成に直接的なダメージ。 高UVの他の影響はまた、成長および作物収量を減少させる可能性がある。

しかし、同じ研究では、植物が現在経験しているUVBレベルの悪影響から十分に保護されていることが示されました。 この保護は天然植物化学物質、主にフェノール系のものに由来します。 これらのフェノール化合物 自然日焼け止めとして働くUVを強く吸収するが、光合成に必要な波長は吸収しない。

人間の皮膚色素と同様に、これらの天然日焼け止めの量は植物によって異なる。 熱帯雨林や高山から来ている植物の中には常に高いレベルの保護があります。 他のものは、UVBのレベルが高くなると日焼け止め剤しか産生しません。これはヒトの日焼けと同等です。

それは別の疑問につながります。 植物がUVへの曝露に基づいて日焼け止めを生産する場合、その曝露をどのように検出するのですか? 植物はどのようにしてUVBを検出しますか?

植物科学者たちが過去10年間にそうしたことを示してきました。 植物がUVBを検出する 非常に具体的には、UVR8(UV耐性遺伝子座8の略)として知られるタンパク質を使用する。 UVR8を欠く植物は、日焼け止めを誘導することができず、夏の日光中に存在するUVによって深刻な損傷を受ける。

研究者は、UVR8がUVBに対する植物の応答を制御する基本的なメカニズムを積極的に研究しています。 私たちはしばらくそのことを知っていました UVR8がUVBを吸収する最終的にUVR8タンパク質が植物細胞の核内に蓄積することを可能にする変化を引き起こす。 これは、植物がUVBの被害から身を守るための一連の反応の中で必要なステップです。

新研究 ジュネーブ大学からのUVB応答は、UVR8とCOP1(構成的に光形態形成性の1)と呼ばれる別のタンパク質との間の相互作用に依存することが示された。 このタンパク質は植物の細胞内の他の様々な分子(HY5、SPAおよびRUP)と相互作用して、UVBに応答する日焼け止めフェノールの蓄積を制御するシグナルを送る。

より持続可能な作物

これは略語のアルファベットのスープのように見えるかもしれませんが、それが表すシグナル伝達システムは、作物として農場で生産された植物での役割を通じて私たちに影響を与えます。 私たちは現在、UVBをUVプロテクションだけでなく、UVBを化学物質に変化させるシグナルとして使用することを知っています。

UV曝露は生化学的変化を生じさせ、 抵抗を増加させる 害虫と病気の攻撃。 日光のUVBは、果物、野菜、花の色、味、香りを改善します。 UVB曝露もまた 植物の化学物質のレベルを上げる 人間の食生活において貴重なものと考えられています。

新しい研究は、太陽光線の中のUVBが損傷の点で見られるべきではないという我々の理解の増加に加えている。 私たちがオゾン層を保護し続ける限り、UVBの影響は植物の環境に対する正常な反応の一部にすぎません。 これらの反応を理解すればするほど、その知識を使って生産することができます より持続可能な作物その品質を改善し、農薬の使用を減らす。

著者について

ナイジェル・ポール(Nigel Paul)植物科学教授は、 ランカスター大学

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.

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