Solskyddsmekanism hjälper växter att överleva

Pierrick Bru, doktorand vid Institutionen för fysiologisk botanik och Umeå Plant Science Centre.

ImageAlexis Brun

Det fantastiska med fotosyntetiserande organismer är att de kan producera energi från solljus. Växter har små strukturer i sina celler – en slags solpaneler i miniatyr – som fångar upp och omvandlar solljus till energirika föreningar som växterna sedan använder för att växa och hålla sig friska.

Men när dessa strukturer utsätts för alltför mycket ljus kan de bli överbelastade och skadas. För att förhindra det använder sig växter av en mekanism som omvandlar överskottsljus till värme, som sedan kan ledas bort.

– I vår forskning fokuserade vi på qH som är en av komponenterna i denna mekanism. Den är inte särskilt snabbverkande. Den tar timmar att slå på och av och aktiveras främst när växter utsätts för långvarig stress från ljus, särskilt i kombination med andra miljöfaktorer som kyla och/eller torka, säger Pierrick Bru.

Finns ett reservsystem

Pierrick Bru och hans kollegor använde sig av växtmodellorganismen Arabidopsis thaliana för att göra experiment. De modifierade växten genom att ta bort en eller flera av dess miniatyrsolpaneler och upptäckte att växten har ett reservsystem: om en panel saknas, kan de andra kompensera för det. Men när en speciell liten panel, känd som Lhcb6, inte fanns, kunde qH inte fungera ordentligt och mindre av överskottsljuset omvandlades till värme.

Att förstå hur växternas solskyddsmekanism fungerar kan hjälpa till att öka produktiviteten i jordbruket.

ImageJohnér Bildbyrå AB, Cultura Creative

Forskarna har även undersökt andra aktörer som styr qH-mekanismen. Bland annat fann de två aktörer som är inblandade i att bygga eller reparera fotosystem II – en av de två funktionella enheterna där fotosyntesen äger rum. Om någon av de två aktörerna inte fungerade bra, kunde inte fotosystem II fungera som vanligt, och det orsakade problem även för växternas förmåga att använda solskyddsmekanismen qH.

Kan öka växternas motståndskraft

Pierrick Bru och hans kollegor kommer att fortsätta undersöka exakt hur defekterna i fotosystem II påverkar qH-skyddsmekanismen. Denna förståelse kommer att öppna dörrar för att undersöka om fotoprotektion qH regleras på liknande sätt i grödor.

– Grödor lider redan nu av alltmer extrema väderförhållanden orsakade av klimatförändringar. Detta kommer att påverka vår förmåga att odla hälsosamma grödor och god mat för den ökande befolkningen. Att förstå hur qH fungerar och hur växter hanterar miljöstress kommer att hjälpa till att hitta sätt att förbättra växternas motståndskraft mot för mycket solljus, förbättra växternas tillväxt och öka produktiviteten i jordbruket, säger Pierrick Bru.

Läs mer om Umeå Plant Science Centre