העובדה האחת על צמחים שרוב האנשים זוכרים כנראה מבית הספר היא שהם משתמשים באור השמש להכנת מזון בעצמם. תהליך זה, פוטוסינתזה, פירושו שצמחים תלויים באור שמש. אבל כפי שידוע לכל מי ששכח לשים קרם הגנה במהלך היום בחוף הים, השמש יכולה גם להזיק. אז איך צמחים קולטים את האור הדרוש להם תוך הימנעות מנזקי קרני השמש האולטרה סגולות (UV)? התשובה הקצרה היא על ידי הכנת קרם הגנה משלהם. ומחקר חדש עוזר לנו להבין איך בדיוק התהליך הזה עובד.

אנו יודעים שיותר מדי UV עלול להזיק לבריאות האדם. בטווח הקצר, עודף UV - במיוחד אורכי הגל הקצרים ביותר באור השמש, המכונה UVB - גורם לכוויות שמש. נזקים חוזרים ונשנים בעור עקב חשיפה ל- UVB לאורך עשרות שנים יכולים להוביל ל סיכון מוגבר לסרטן העור. כמובן, אנשים שונים יכולים לסבול כמויות שונות של UV. אנשים עם עור פיגמנטי עמוק (כהה) מוגנים היטב כל הזמן, בין אם הם נמצאים בשמש ובין אם לא. אחרים זקוקים לחשיפה מסוימת לשמש כדי לגרום לפיגמנטים מגנים על העור על ידי פיתוח שיזוף לשמש. ויש אנשים שבקושי משתזפים בכלל, מה שמשאיר אותם פגיעים מאוד לכוויות שמש ונזקי UV אחרים.

כמובן שכולנו יכולים גם לבחור להימנע מהשמש, לחבוש כובע או להשתמש בקרם הגנה. אבל מה עם צמחים? הם צריכים להישאר בשמש. האם יש צמח שווה ערך לכוויות שמש או לפיגמנטים המגנים שיש לנו בעור?

מדעני הצמחים באמת התחילו לחשוב על השאלות הללו כאשר התדלדלות האוזון הסטרטוספרי - חור בשכבת האוזון - איים לאפשר הרבה יותר UVB להגיע אל פני כדור הארץ. מחקרים בשנות השמונים והתשעים הראו שהרמות הגבוהות של UVB הנובעות מדלדול האוזון יכולות להיות לפגוע ישירות בפוטוסינתזה. השפעות אחרות של UV גבוה יכולות גם להפחית את הצמיחה ואת יבול היבול.

אך אותו מחקר גילה כי צמחים מוגנים היטב מפני ההשפעות הגרועות יותר של רמות ה- UVB שאנו חווים כעת. הגנה זו באה מסדרה של כימיקלים טבעיים מהצומח, בעיקר פנולים. תרכובות פנוליות אלו לשמש כמסנני קרינה טבעיים, סופג חזק UV אך לא את אורכי הגל הדרושים לפוטוסינתזה.

בדיוק כמו עם פיגמנטים של עור אנושי, כמות מסנני קרינה טבעיים אלה משתנה בין הצמחים. לצמחים מסוימים, בדרך כלל כאלה שמגיעים מהטרופיים או מהרים בגובה רב, יש רמות הגנה גבוהות כל הזמן. אחרים מייצרים מסנני קרינה רק כאשר הם נחשפים לרמות גבוהות יותר של UVB, המקבילות לשיזוף בבני אדם.

זה מוביל לשאלה אחרת. אם צמחים מייצרים את מסנני הקרינה שלהם על סמך חשיפתם ל- UV, כיצד הם מזהים את החשיפה? ואיך צמחים מזהים UVB?

זה היה רק ​​בעשור האחרון או כך שמדעני הצמחים הראו זאת צמחים מזהים UVB באופן ספציפי מאוד באמצעות חלבון המכונה UVR8 (קיצור של לוקוס עמידות בפני UV 8). צמחים חסרי UVR8 אינם יכולים לגרום למסנני קרינה הגנתיים וניזוקים קשות מה- UV הקיים באור שמש בקיץ.

החוקרים עדיין חוקרים באופן פעיל את המנגנונים הבסיסיים שבאמצעותם UVR8 שולט בתגובת הצמח ל- UVB. ידענו זה זמן מה UVR8 סופג UVB, מה שגורם לשינויים שבסופו של דבר מאפשרים לחלבון ה- UVR8 להצטבר בגרעיני תאי הצמח. זהו שלב הכרחי בשרשרת התגובות המאפשרת לצמחים להגן על עצמם מפני נזקי UVB.

מחקר חדש מאוניברסיטת ז'נבה הראו כי תגובות UVB תלויות באינטראקציות בין UVR8 לחלבון אחר הנקרא COP1 (פוטו-מורפוגני 1 באופן מכונן). חלבון זה מקיים אינטראקציה עם מולקולות שונות אחרות (HY5, SPA ו- RUP) בתאי הצמח כדי לשלוח אות השולט בהצטברות של פנולים של קרם הגנה בתגובה ל- UVB.

גידולים ברי קיימא יותר

זה אולי נראה כמו מרק אלפבית של קיצורים, אך מערכת האיתות שהוא מייצג משפיעה על כולנו באמצעות תפקידה בצמחים המיוצרים על ידי חוות כגידולים. כעת אנו יודעים כי צמחים משתמשים ב- UVB כאות לשינוי הכימיה שלהם בדרכים המשפיעות על הרבה יותר מסתם הגנת UV שלהם.

חשיפה UV מייצרת שינויים ביוכימיים שיכולים להגביר את ההתנגדות למזיקים והתקפי מחלות. ה- UVB באור השמש משפר את הצבע, הטעם והניחוח של פירות, ירקות ופרחים. חשיפה ל- UVB גם כן מגביר את רמות הכימיקלים הצמחיים שנחשבים בעלי ערך בתזונה האנושית.

המחקר החדש מוסיף להבנתנו הגוברת כי אין לראות את ה- UVB באור השמש רק מבחינת נזק. כל עוד אנו ממשיכים להגן על שכבת האוזון, ההשפעות של UVB יהיו רק חלק אחד מהתגובות הרגילות של הצמחים לסביבתם. וככל שאנחנו מבינים יותר את התגובות האלה, נוכל להשתמש בידע הזה יותר לייצור גידולים ברי קיימא יותר, שיפור איכותם וצמצום השימוש בחומרי הדברה.

על המחבר

נייג'ל פול, פרופסור למדעי הצומח, אוניברסיטת לנקסטר

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.

ספרים קשורים

at InnerSelf Market ואמזון