为什么植物不会晒伤?

为什么植物不会晒伤?

关于植物的一个事实,大多数人可能从学校记得的是,他们使用阳光来制作自己的食物。 这个过程,光合作用,意味着植物依赖于阳光。 但任何人如果忘记在沙滩上晒日光浴,太阳也会受到伤害。 那么植物如何吸收它们所需的光线,同时避免太阳紫外线(UV)的伤害呢? 简短的答案是通过自己的防晒霜。 新的研究正在帮助我们准确理解这个过程如何工作。

我们知道太多的紫外线可能会损害人体健康。 在短期内,过量的紫外线 - 尤其是在太阳光中称为UVB的最短波长 - 会导致晒伤。 数十年来由于UVB暴露而造成的反复性皮肤损伤可导致皮肤过敏 增加皮肤癌的风险。 当然,不同的人可以容忍不同数量的紫外线。 深色(深色)皮肤的人一直保护得很好,无论他们是否在阳光下。 其他人需要暴露在阳光下,通过晒太阳来诱导保护性皮肤色素。 有些人几乎不晒太阳,使他们非常容易受到晒伤和其他紫外线伤害。

当然,我们也可以选择避免阳光,戴帽子或使用防晒霜。 但是植物呢? 他们必须留在阳光下。 是否有植物相当于晒伤或我们的皮肤中的保护色素?

当平流层臭氧消耗时,植物科学家真的开始考虑这些问题 臭氧层中的孔 - 威胁要让更多的UVB到达地球表面。 1980s和1990s的研究表明,臭氧消耗可能导致的高水平的UVB 直接损害光合作用。 高紫外线的其他影响也可以减少生长和作物产量。

但同样的研究表明,植物受到良好的保护,免受我们现在体验到的UVB水平的恶化影响。 这种保护来自一套天然植物化学品,主要是酚类化合物。 这些酚类化合物 作为天然防晒霜,强烈吸收紫外线,但不是光合作用所需的波长。

就像人体皮肤颜料一样,这些天然防晒剂的使用量因植物而异。 一些植物,通常是来自热带或高山的植物,一直具有较高的保护水平。 其他人只在暴露于较高水平的UVB时才产生防晒剂,相当于人类晒黑。

那导致另一个问题。 如果植物根据暴露在紫外线下产生防晒霜,他们如何检测到这种暴露? 植物如何检测UVB?

直到最近十多年,植物科学家才证明了这一点 植物检测UVB 非常特别地使用被称为UVR8(抗UV抗性基因座8的缩写)的蛋白质。 缺乏UVR8的植物不能诱导保护性防晒霜,并且受到夏季阳光下紫外线的严重损害。

研究人员仍在积极研究UVR8控制植物对UVB反应的基本机制。 我们已经知道一段时间了 UVR8吸收UVB,导致最终使UVR8蛋白质积累在植物细胞核中的变化。 这是植物保护自己免受UVB伤害的响应链中的一个必要步骤。

新的研究 来自日内瓦大学的研究表明,UVB反应取决于UVR8与另一种叫做COP1(组成型光形态变异1)的蛋白之间的相互作用。 这种蛋白质与植物细胞中的其他各种分子(HY5,SPA和RUP)相互作用,发出控制防晒酚类化合物对UVB响应的信号。

更可持续的作物

这可能看起来像是一个缩写字母表,但它所代表的信号系统通过它在农场作为农作物生产的植物中的作用,影响了我们所有人。 我们现在知道植物使用UVB作为改变其化学性质的信号,其影响远不止是紫外线防护。

紫外线照射会产生生物化学变化 增加抵抗力 对病虫害发作。 阳光中的UVB提高了水果,蔬菜和花卉的颜色,味道和气味。 UVB暴露也 增加植物化学物质的含量 被认为是人类饮食中有价值的。

这项新的研究增加了我们越来越多的理解,即UVB在阳光下不应该只看损伤。 只要我们继续保护臭氧层,UVB的作用只是植物对环境正常反应的一部分。 而我们对这些反应的理解就越多,我们就越能够用这些知识来生产 更可持续的作物提高质量,减少农药的使用。

关于作者

Nigel Paul,植物科学教授, 兰开斯特大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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