Satu fakta mengenai tumbuhan yang paling mungkin diingati oleh sekolah ialah mereka menggunakan cahaya matahari untuk membuat makanan mereka sendiri. Proses itu, fotosintesis, bermakna tumbuhan bergantung kepada cahaya matahari. Tetapi sebagai orang yang terlupa untuk meletakkan suncream pada hari mereka di pantai tahu, matahari juga boleh merosakkan. Jadi bagaimana tumbuhan menyerap cahaya yang mereka perlukan sambil mengelakkan kerosakan dari sinaran ultraviolet (UV) matahari? Jawapan ringkasnya ialah dengan membuat pelindung matahari mereka sendiri. Dan penyelidikan baru membantu kami memahami dengan tepat bagaimana proses itu berfungsi.
Kami tahu terlalu banyak UV boleh merosakkan kesihatan manusia. Dalam jangka pendek, UV berlebihan - terutama gelombang pendek terpendek dalam cahaya matahari, dikenali sebagai UVB - menyebabkan selaran matahari. Kerosakan kulit berulang disebabkan pendedahan UVB selama beberapa dekad boleh membawa kepada peningkatan risiko kanser kulit. Sudah tentu, orang yang berlainan boleh bertolak ansur dengan jumlah UV yang berlainan. Orang yang mempunyai kulit yang sangat berpigmen (gelap) dilindungi dengan selamat sepanjang masa, sama ada mereka berada di bawah sinaran matahari atau tidak. Orang lain memerlukan pendedahan kepada matahari untuk memelihara pigmen kulit pelindung dengan mengembangkan tan matahari. Dan sesetengah orang tidak hampir sama sekali, meninggalkan mereka yang sangat terdedah kepada selaran matahari dan kerosakan UV yang lain.
Sudah tentu kita semua boleh memilih untuk mengelakkan matahari, memakai topi atau menggunakan suncream. Tapi bagaimana dengan tumbuhan? Mereka terpaksa tinggal di bawah sinar matahari. Adakah terdapat tumbuhan yang sama dengan selaran matahari atau pigmen pelindung yang kita ada di dalam kulit kita?
Para saintis tumbuhan benar-benar mula berfikir tentang soalan-soalan itu apabila penipisan ozon stratosferik - yang lubang di lapisan ozon - mengancam untuk membolehkan lebih banyak UVB mencapai permukaan bumi. Penyelidikan semula di 1980s dan 1990s menunjukkan bahawa paras UVB yang tinggi yang akan mengakibatkan pengurangan ozon boleh secara langsung merosakkan fotosintesis. Kesan lain UV tinggi juga boleh mengurangkan pertumbuhan dan hasil tanaman.
Tetapi badan penyelidikan yang sama menunjukkan bahawa tumbuhan dilindungi dengan baik daripada kesan UVB yang kami alami sekarang. Perlindungan ini berasal dari sekumpulan bahan kimia tumbuhan semulajadi, kebanyakannya fenolik. Sebatian fenolik ini bertindak sebagai pelindung matahari semulajadi, kuat menyerap UV tetapi tidak panjang gelombang yang diperlukan untuk fotosintesis.
Sama seperti pigmen kulit manusia, jumlah pelindung matahari semulajadi ini berbeza antara tumbuhan. Sesetengah tumbuh-tumbuhan, biasanya yang berasal dari kawasan tropika atau dari gunung tinggi, mempunyai paras perlindungan yang tinggi sepanjang masa. Orang lain hanya menghasilkan tabir matahari apabila terdedah kepada paras UVB yang lebih tinggi, bersamaan dengan penyamakan kulit pada manusia.
Itu membawa kepada soalan lain. Jika tumbuh-tumbuhan menghasilkan pelindung matahari mereka berdasarkan pendedahan kepada UV, bagaimana mereka mengesan pendedahan itu? Dan bagaimanakah tumbuhan mengesan UVB?
Ia hanya dalam dekad yang lalu atau bahawa saintis tumbuhan telah menunjukkan bahawa tumbuhan mengesan UVB sangat khusus menggunakan protein yang dikenali sebagai UVR8 (pendek untuk rintangan UV locus 8). Tumbuhan yang kekurangan UVR8 tidak boleh menyebabkan pelindung matahari dan rosak teruk oleh hadir UV pada cahaya matahari musim panas.
Penyelidik masih giat menyiasat mekanisme asas yang mana UVR8 mengawal tindak balas tumbuhan kepada UVB. Kami telah mengenali beberapa ketika itu UVR8 menyerap UVB, menyebabkan perubahan yang akhirnya membolehkan protein UVR8 terkumpul dalam nukleus sel tumbuhan. Ini adalah langkah yang perlu dalam rantai tindak balas yang membolehkan tumbuhan melindungi diri daripada kerosakan UVB.
Penyelidikan baru dari University of Geneva menunjukkan bahawa tindak balas UVB bergantung kepada interaksi antara UVR8 dan protein lain yang dipanggil COP1 (secara konkrit photomorphogenic 1). Protein ini berinteraksi dengan pelbagai molekul lain (HY5, SPA dan RUP) di sel tumbuhan untuk menghantar isyarat yang mengawal pembentukan fenolik matahari sebagai tindak balas kepada UVB.
Lebih banyak tanaman mampan
Ini mungkin kelihatan seperti sup abjad singkatan tetapi sistem isyarat yang mewakili kita semua melalui peranannya dalam tumbuhan yang dihasilkan oleh ladang sebagai tanaman. Sekarang kita tahu bahawa tumbuhan menggunakan UVB sebagai isyarat untuk menukar kimia mereka dengan cara yang memberi kesan lebih daripada sekadar perlindungan UV mereka.
Pendedahan UV menghasilkan perubahan biokimia yang boleh meningkatkan rintangan untuk serangan serangga dan penyakit. UVB di sinar matahari meningkatkan warna, rasa dan bau buah, sayuran dan bunga. Pendedahan UVB juga meningkatkan tahap bahan kimia tumbuhan yang dianggap bernilai dalam diet manusia.
Penyelidikan baru ini menambah pemahaman kita bahawa UVB di bawah sinar matahari tidak boleh dilihat hanya dari segi kerosakan. Selagi kita terus melindungi lapisan ozon, kesan UVB hanya akan menjadi sebahagian daripada tindak balas biasa tumbuhan kepada persekitaran mereka. Dan semakin kita memahami tanggapan ini, semakin banyak kita dapat menggunakan pengetahuan itu untuk menghasilkan tanaman yang lebih mampan, meningkatkan kualiti mereka dan mengurangkan penggunaan racun perosak.
Tentang Pengarang
Nigel Paul, Profesor Sains Tanaman, Lancaster University
Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.
Buku-buku yang berkaitan
at InnerSelf Market dan Amazon
