Warum bekommen Pflanzen nicht Sonnenbrand?

Warum bekommen Pflanzen nicht Sonnenbrand?

Die eine Tatsache über Pflanzen, an die sich die meisten Menschen wahrscheinlich aus der Schule erinnern, ist, dass sie Sonnenlicht verwenden, um ihr eigenes Essen zu machen. Dieser Prozess, Photosynthese, bedeutet, dass Pflanzen von Sonnenlicht abhängig sind. Aber wie jeder weiß, der vergessen hat, während seines Tages am Strand Sonnencreme aufzutragen, kann die Sonne auch schädlich sein. Wie also absorbieren Pflanzen das Licht, das sie brauchen, während sie Schäden durch die ultravioletten (UV) Strahlen der Sonne vermeiden? Die kurze Antwort ist, indem sie ihre eigene Sonnencreme machen. Und neue Forschung hilft uns, genau zu verstehen, wie dieser Prozess funktioniert.

Wir wissen, dass zu viel UV für die menschliche Gesundheit schädlich sein kann. Kurzfristig verursacht überschüssiges UV - besonders die kürzesten Wellenlängen im Sonnenlicht, bekannt als UVB - Sonnenbrand. Wiederholte Hautschäden durch UVB - Exposition über Jahrzehnte können zu einer Schädigung der Haut führen erhöhtes Risiko von Hautkrebs. Natürlich können verschiedene Menschen unterschiedliche Mengen an UV tolerieren. Menschen mit stark pigmentierter (dunklerer) Haut sind immer gut geschützt, egal ob sie in der Sonne liegen oder nicht. Andere benötigen eine gewisse Sonnenexposition, um durch die Entwicklung einer Sonnenbräune schützende Hautpigmente zu induzieren. Und manche Menschen bräunen überhaupt nicht, so dass sie sehr anfällig für Sonnenbrand und andere UV-Schäden sind.

Natürlich können wir alle auch wählen, um die Sonne zu vermeiden, einen Hut zu tragen oder Sonnencreme zu verwenden. Aber was ist mit Pflanzen? Sie müssen in der Sonne bleiben. Gibt es eine Pflanze, die dem Sonnenbrand oder den schützenden Pigmenten unserer Haut entspricht?

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...1/index.html Die Pflanzenwissenschaftler begannen wirklich, über diese Fragen nachzudenken, wenn der Abbau des stratosphärischen Ozons Loch in der Ozonschicht - drohte, viel mehr UVB die Erdoberfläche erreichen zu lassen. Die Forschung in den 1980s und 1990s zeigte, dass die hohen UVB-Werte, die durch den Ozonabbau entstehen würden, hoch sein könnten direkt die Photosynthese beschädigen. Andere Effekte von hoher UV-Strahlung können ebenfalls das Wachstum und die Ernteerträge reduzieren.

Aber die gleiche Forschung zeigte, dass Pflanzen gut vor den schlimmsten Auswirkungen der UVB-Spiegel geschützt sind, die wir jetzt erleben. Dieser Schutz kommt von einer Reihe natürlicher Pflanzenchemikalien, meist Phenole. Diese phenolischen Verbindungen wirken als natürliche Sonnenschutzmittel, absorbiert stark UV, aber nicht die Wellenlängen, die für die Photosynthese benötigt werden.

Genau wie bei menschlichen Hautpigmenten variiert die Menge dieser natürlichen Sonnenschutzmittel zwischen den Pflanzen. Einige Pflanzen, typischerweise jene, die aus den Tropen oder aus Bergen in großer Höhe kommen, haben die ganze Zeit einen hohen Schutz. Andere produzieren nur dann Sonnenschutzmittel, wenn sie höheren UVB-Werten ausgesetzt sind, was der Bräunung beim Menschen entspricht.

Das führt zu einer anderen Frage. Wenn Pflanzen ihre Sonnenschutzmittel aufgrund ihrer UV-Exposition produzieren, wie können sie diese Exposition feststellen? Und wie erkennen Pflanzen UVB?

Erst in den letzten zehn Jahren haben Pflanzenforscher das gezeigt Pflanzen erkennen UVB sehr spezifisch mit einem Protein namens UVR8 (kurz für UV-Resistenz Locus 8). Pflanzen, denen UVR8 fehlt, können keine schützenden Sonnenschutzmittel induzieren und werden durch UV-Strahlung im Sommerlicht stark geschädigt.

Die Forscher untersuchen nach wie vor aktiv die grundlegenden Mechanismen, mit denen UVR8 die Reaktion der Pflanze auf UVB kontrolliert. Das wissen wir schon seit einiger Zeit UVR8 absorbiert UVBverursacht Veränderungen, die letztlich das UVR8-Protein in den Zellkernen der Pflanzen akkumulieren lassen. Dies ist ein notwendiger Schritt in der Reaktionskette, die es den Pflanzen ermöglicht, sich vor UVB-Schäden zu schützen.

Neue Forschung von der Universität Genf gezeigt, dass UVB-Reaktionen von Wechselwirkungen zwischen UVR8 und einem anderen Protein namens COP1 (konstitutiv photomorphogenes 1) abhängen. Dieses Protein interagiert mit anderen verschiedenen Molekülen (HY5, SPA und RUP) in den Zellen einer Pflanze, um ein Signal zu senden, das den Aufbau von Sonnenschutzphenolen als Antwort auf UVB steuert.

Nachhaltigere Pflanzen

Dies mag wie eine Buchstabensuppe von Abkürzungen erscheinen, aber das Signal-System, das es repräsentiert, beeinflusst uns alle durch seine Rolle in den Pflanzen, die von Farmen als Feldfrüchte produziert werden. Wir wissen jetzt, dass Pflanzen UVB als Signal verwenden, um ihre Chemie auf eine Weise zu ändern, die viel mehr als nur ihren UV-Schutz betrifft.

UV-Belichtung erzeugt biochemische Veränderungen, die können erhöhen Sie den Widerstand zum Schädlings- und Krankheitsangriff. Die UVB im Sonnenlicht verbessert die Farbe, den Geschmack und den Duft von Obst, Gemüse und Blumen. UVB-Exposition auch erhöht das Niveau von Pflanzenchemikalien die in der menschlichen Ernährung als wertvoll erachtet werden.

Die neue Forschung trägt zu unserem zunehmenden Verständnis bei, dass die UVB im Sonnenlicht nicht nur in Bezug auf Schäden gesehen werden sollte. Solange wir die Ozonschicht schützen, werden die Auswirkungen von UVB nur ein Teil der normalen Reaktionen der Pflanzen auf ihre Umwelt sein. Und je mehr wir diese Antworten verstehen, desto mehr können wir dieses Wissen nutzen, um zu produzieren nachhaltigere KulturpflanzenVerbesserung ihrer Qualität und Verringerung des Einsatzes von Pestiziden.

Über den Autor

Nigel Paul, Professor für Pflanzenwissenschaften, Lancaster University

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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