식물은 햇볕에 타지 않는 이유는 무엇입니까?

식물은 햇볕에 타지 않는 이유는 무엇입니까?

대부분의 사람들이 학교에서 기억하는 식물에 관한 한 가지 사실은 햇빛을 이용하여 자신의 음식을 만드는 것입니다. 그 과정 광합성은 식물이 햇빛에 의존한다는 것을 의미합니다. 그러나 해변에서 일광욕을 잊어 버린 사람은 태양이 손상 될 수도 있습니다. 태양의 자외선 (UV)으로부터 피해를 피하면서 식물이 필요한 빛을 어떻게 흡수합니까? 짧은 대답은 그들 자신의 자외선 차단제를 만드는 것입니다. 그리고 새로운 연구는 우리가 그 과정이 어떻게 작동 하는지를 정확하게 이해할 수 있도록 도와줍니다.

우리는 너무 많은 자외선이 인체 건강에 해를 끼칠 수 있다는 것을 알고 있습니다. 단기간에 과잉 자외선, 특히 UVB로 알려진 햇빛의 가장 짧은 파장은 햇볕을 일으 킵니다. 수십 년 동안 UVB 노출로 인한 반복적 인 피부 손상은 피부암 위험 증가. 물론 다른 사람들은 다른 양의 UV를 견딜 수 있습니다. 깊게 색이 진 (어두운) 피부를 가진 사람은 햇볕을 쐬거나하지 않더라도 항상 잘 보호됩니다. 다른 사람들은 선탠을 개발하여 보호 피부 안료를 유도하기 위해 태양에 약간의 노출이 필요합니다. 그리고 일부 사람들은 간신히 햇볕에 타서 햇빛이나 다른 자외선에 쉽게 노출 될 수 있습니다.

물론 우리는 모두 태양을 피하거나 모자를 쓰거나 태양을 사용하도록 선택할 수 있습니다. 그러나 식물은 어떨까요? 그들은 햇볕에 있어야합니다. 햇볕에 해당하는 식물이나 우리의 피부에있는 보호용 안료가 있습니까?

식물 과학자들은 성층권 오존의 고갈이 실제로 그러한 질문에 대해 생각하기 시작했다. 오존층의 구멍 - 훨씬 더 많은 UVB가 지구 표면에 도달 할 수 있다고 위협했다. 1980s와 1990s의 연구에 따르면 오존 붕괴로 인한 UVB의 높은 수준은 직접 광합성 손상. 높은 UV의 다른 효과는 또한 성장과 작물 수확량을 감소시킬 수 있습니다.

그러나 동일한 연구 결과에 따르면 식물은 우리가 현재 경험하고있는 UVB 수준의 더 나쁜 영향으로부터 잘 보호되어 있습니다. 이 보호는 주로 페놀 릭 (phenolics)과 같은 천연 식물 화학 물질 제품군에서 비롯됩니다. 이들 페놀 화합물 자연적 선 스크린으로 작용하다UV를 강하게 흡수 하나 광합성에 필요한 파장은 흡수하지 않는다.

인간의 피부 색소와 마찬가지로 이러한 천연 선 스크린의 양은 식물마다 다릅니다. 열대 지방이나 높은 산에서 나온 식물은 항상 높은 수준의 보호를합니다. 인체에서 태닝과 같은 수준의 UVB에 노출되면 선 스크린이 생성됩니다.

그것은 또 다른 질문으로 이어집니다. 식물이 자외선 노출을 기준으로 자외선 차단제를 생산한다면 어떻게 그 노출을 감지합니까? 그리고 식물은 어떻게 UVB를 검출합니까?

지난 10 년 동안이나 식물 과학자들이 UVB 검출 식물 매우 구체적으로 UVR8 (자외선 저항 궤적 8의 약어)로 알려진 단백질을 사용합니다. UVR8이 부족한 식물은 선 스크린을 유도 할 수 없으며 여름 햇빛에 존재하는 UV에 의해 심하게 손상됩니다.

연구자들은 여전히 ​​UVR8이 UVB에 대한 식물 반응을 제어하는 ​​기본 메커니즘을 적극적으로 조사하고 있습니다. 우리는 얼마 동안 그 사실을 알고있었습니다. UVR8은 UVB를 흡수합니다., 궁극적으로 UVR8 단백질이 식물의 세포핵에 축적되도록하는 변화를 일으킨다. 이것은 식물이 UVB 손상으로부터 자신을 보호 할 수 있도록하는 일련의 대응에서 필수적인 단계입니다.

새로운 연구 제네바 대학 (University of Geneva)은 UVB 반응이 UVR8과 COP1 (구성 적으로 광 변이 성 1)이라는 또 다른 단백질 간의 상호 작용에 의존한다는 것을 보여주었습니다. 이 단백질은 식물의 세포에서 다른 여러 분자 (HY5, SPA 및 RUP)와 상호 작용하여 UVB에 반응하여 자외선 차단제의 축적을 제어하는 ​​신호를 보냅니다.

보다 지속 가능한 작물

이것은 약자의 알파벳 수프처럼 보일지 모르지만 그것이 나타내는 신호 시스템은 작물로 농장에서 생산되는 식물에서의 역할을 통해 우리 모두에게 영향을 미칩니다. 우리는 이제 식물이 자외선 차단 이외의 다른 많은 영향을 미치는 방식으로 UVB를 화학 물질을 변화시키는 신호로 사용한다는 것을 알고 있습니다.

자외선 노출은 생화학 적 변화를 일으켜 저항을 증가시키다 해충 및 질병 공격에. 햇빛에있는 UVB는 과일, 채소 및 꽃의 색, 맛 및 향기를 향상시킵니다. UVB 노출 식물 화학 물질의 수준을 증가시킨다. 인간 식단에서 가치 있다고 생각되는 것들.

새로운 연구는 태양 빛의 UVB가 손상의 관점에서만 보일 수 없다는 우리의 이해를 높이고 있습니다. 우리가 오존층을 보호하고있는 한, UVB의 영향은 식물의 환경에 대한 정상적인 반응의 일부일뿐입니다. 우리가 이러한 반응을 이해할수록 그 지식을 사용하여 생산할 수 있습니다. 보다 지속 가능한 작물품질을 향상시키고 살충제 사용을 줄입니다.

저자에 관하여

Nigel Paul, 식물 과학 교수, 랭커스터 대학

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