ข้อเท็จจริงประการหนึ่งเกี่ยวกับพืชที่คนส่วนใหญ่อาจจำได้จากโรงเรียนคือพวกเขาใช้แสงแดดเพื่อทำอาหารเอง กระบวนการดังกล่าว การสังเคราะห์ด้วยแสง หมายความว่าพืชต้องอาศัยแสงแดด แต่อย่างที่ใครก็ตามที่ลืมทาครีมกันแดดในระหว่างวันที่ชายหาดรู้ แสงอาทิตย์ก็สามารถสร้างความเสียหายได้เช่นกัน พืชดูดซับแสงที่ต้องการในขณะที่หลีกเลี่ยงความเสียหายจากรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ของดวงอาทิตย์ได้อย่างไร คำตอบสั้นๆ คือ การทำครีมกันแดดใช้เอง และการวิจัยใหม่ช่วยให้เราเข้าใจว่ากระบวนการนั้นทำงานอย่างไร

เรารู้ว่ารังสียูวีมากเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ในระยะสั้น UV ส่วนเกิน โดยเฉพาะความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดในแสงแดดที่เรียกว่า UVB ทำให้เกิดการถูกแดดเผา ความเสียหายของผิวหนังซ้ำๆ อันเนื่องมาจากการได้รับรังสี UVB เป็นเวลาหลายทศวรรษสามารถนำไปสู่ เพิ่มเสี่ยงมะเร็งผิวหนัง. แน่นอนว่า แต่ละคนสามารถทนต่อรังสียูวีในปริมาณที่ต่างกันได้ ผู้ที่มีผิวคล้ำ (เข้มขึ้น) ได้รับการปกป้องตลอดเวลาไม่ว่าจะอยู่กลางแดดหรือไม่ก็ตาม บางคนต้องการการสัมผัสกับแสงแดดเพื่อกระตุ้นการสร้างเม็ดสีผิวโดยการสร้างสีแทนจากแสงแดด และบางคนแทบไม่มีผิวสีแทนเลย ทำให้พวกเขาเสี่ยงต่อการถูกแดดเผาและความเสียหายจากรังสียูวีอื่นๆ

แน่นอนว่าเราทุกคนสามารถเลือกที่จะหลีกเลี่ยงแสงแดด สวมหมวก หรือใช้ครีมกันแดดได้ แต่สิ่งที่เกี่ยวกับพืช? พวกเขาต้องอยู่กลางแดด มีพืชที่เทียบเท่ากับการถูกแดดเผาหรือสารสีปกป้องผิวของเราหรือไม่?

นักวิทยาศาสตร์พืชเริ่มคิดถึงคำถามเหล่านั้นจริงๆ เมื่อโอโซนสตราโตสเฟียร์หมดลง – the รูในชั้นโอโซน – ขู่ว่าจะยอมให้ UVB เข้าถึงพื้นผิวโลกมากขึ้น การวิจัยย้อนกลับไปในช่วงปี 1980 และ 1990 พบว่าระดับ UVB ที่สูงซึ่งเป็นผลมาจากการสูญเสียโอโซนสามารถ ทำลายการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยตรง. ผลกระทบอื่นๆ ของรังสียูวีสูงยังช่วยลดการเจริญเติบโตและผลผลิตพืชผลอีกด้วย

แต่ผลการวิจัยเดียวกันแสดงให้เห็นว่าพืชได้รับการปกป้องอย่างดีจากผลกระทบที่เลวร้ายของระดับ UVB ที่เราพบในตอนนี้ การปกป้องนี้มาจากชุดสารเคมีจากพืชธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นฟีนอล สารประกอบฟีนอลิกเหล่านี้ ทำหน้าที่เป็นครีมกันแดดธรรมชาติ natural, ดูดซับ UV ได้สูงแต่ไม่มีความยาวคลื่นที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง

เช่นเดียวกับเม็ดสีผิวของมนุษย์ ปริมาณของสารกันแดดตามธรรมชาติเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละพืช พืชบางชนิด ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นพืชที่มาจากเขตร้อนหรือจากภูเขาสูง มีการป้องกันระดับสูงตลอดเวลา บางชนิดผลิตครีมกันแดดเฉพาะเมื่อสัมผัสกับ UVB ในระดับที่สูงกว่า ซึ่งเทียบเท่ากับการฟอกหนังในมนุษย์

นั่นนำไปสู่คำถามอื่น หากพืชผลิตสารกันแดดตามการสัมผัสกับรังสียูวี พวกมันจะตรวจจับแสงนั้นได้อย่างไร? และพืชตรวจจับ UVB ได้อย่างไร?

ในช่วงทศวรรษที่แล้วเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์พืชได้แสดงให้เห็นว่า พืชตรวจพบ UVB โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้โปรตีนที่เรียกว่า UVR8 (ย่อมาจาก UV resistance locus 8) พืชที่ขาด UVR8 ไม่สามารถกระตุ้นครีมกันแดดและถูกทำลายอย่างรุนแรงจากรังสียูวีในแสงแดดฤดูร้อน

นักวิจัยยังคงตรวจสอบกลไกพื้นฐานที่ UVR8 ควบคุมการตอบสนองของพืชต่อ UVB อย่างแข็งขัน เรารู้มาบ้างแล้วว่า UVR8 ดูดซับ UVBทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้โปรตีน UVR8 สะสมในนิวเคลียสของเซลล์พืชในที่สุด นี่เป็นขั้นตอนที่จำเป็นในห่วงโซ่ของการตอบสนองที่ช่วยให้พืชสามารถป้องกันตัวเองจากความเสียหายจากรังสี UVB ได้

งานวิจัยใหม่ จากมหาวิทยาลัยเจนีวาแสดงให้เห็นว่าการตอบสนองของ UVB ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่าง UVR8 กับโปรตีนอื่นที่เรียกว่า COP1 (องค์ประกอบ photomorphogenic 1) โปรตีนนี้ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลต่างๆ (HY5, SPA และ RUP) ในเซลล์ของพืชเพื่อส่งสัญญาณควบคุมการสร้างสารฟีนอลของสารกันแดดเพื่อตอบสนองต่อ UVB

พืชผลที่ยั่งยืนมากขึ้น

นี่อาจดูเหมือนเป็นตัวอักษรย่อของตัวย่อ แต่ระบบการส่งสัญญาณที่เป็นตัวแทนส่งผลกระทบกับเราทั้งหมดผ่านบทบาทในพืชที่ผลิตโดยฟาร์มเป็นพืชผล ตอนนี้เราทราบแล้วว่าพืชใช้ UVB เป็นสัญญาณในการเปลี่ยนแปลงเคมีในลักษณะที่ส่งผลกระทบมากกว่าแค่การป้องกันรังสียูวี

การได้รับรังสียูวีทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่สามารถchemical เพิ่มความต้านทาน เพื่อโจมตีศัตรูพืชและโรค UVB ในแสงแดดช่วยเพิ่มสีสัน รสชาติ และกลิ่นของผลไม้ ผัก และดอกไม้ รังสียูวีบียัง เพิ่มระดับสารเคมีพืช ที่คิดว่ามีคุณค่าในอาหารของมนุษย์

งานวิจัยชิ้นใหม่นี้ช่วยเพิ่มความเข้าใจของเราว่า UVB ในแสงแดดไม่ควรถูกมองเห็นในแง่ของความเสียหายเท่านั้น ตราบใดที่เรายังคงปกป้องชั้นโอโซน ผลกระทบของ UVB จะเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการตอบสนองตามปกติของพืชต่อสิ่งแวดล้อม และยิ่งเราเข้าใจคำตอบเหล่านี้มากเท่าไหร่ เราก็สามารถใช้ความรู้นั้นในการผลิตได้มากเท่านั้น พืชผลที่ยั่งยืนมากขึ้นปรับปรุงคุณภาพและลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืช

เกี่ยวกับผู้เขียน

ไนเจล พอล ศาสตราจารย์ด้านพืชศาสตร์ มหาวิทยาลัยแลงคาสเตอร์

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน