Avainsanat

, , , , , , , , , , , , , ,

Lehtien pintasolukon suojayhdisteet aktiivisimmillaan keskipäivän voimakkaimman auringonpaahteen aikana

Auringon säteilyenergia on kasvien elinehto, mutta lyhytaaltoisen ultraviolettisäteilyn haitallinen vaikutus heikentää yhteyttämistä ja voi vaurioittaa solukkoja,. Onneksi ainakin osa kasveista pystyy aktiivisesti suojautumaan keskipäivän voimakkaimman säteilyaltistuksen aiheuttamalta stressiltä. Kuva: Kai Aulio.

Auringon säteilyenergia on kasvien elinehto, mutta lyhytaaltoisen ultraviolettisäteilyn haitallinen vaikutus heikentää yhteyttämistä ja voi vaurioittaa solukkoja. Onneksi ainakin osa kasveista pystyy aktiivisesti suojautumaan keskipäivän voimakkaimman säteilyaltistuksen aiheuttamalta stressiltä. Kuva: Kai Aulio.

Auringonvalon energia on kaikille yhteyttäville kasveille välttämätön tuotannon perustana olevan fotosynteesin käyttövoimana, mutta hyödyllisten reaktioiden vaatiman näkyvän valon aallonpituudella (noin 380–700 nanometriä) tulevan säteilyn lisäksi kasviin kohdistuu samalla lyhytaallonpituista, vahingollista ultraviolettisäteilyä. Pitääkseen yllä optimaalista tuotantoa kasville on edullista vastaanottaa niin paljon valoa kuin mahdollista, jos biologisia rakenteita ja toimintoja vahingoittavan uv-säteilyn määrä voitaisiin pitää kurissa. Pitkään on ollut vallalla käsitys, että auringon säteilyenergia kulkeutuu kasvien lehtiin sellaisenaan – yhtenä kokonaisuutena – mutta tämä ei pidä paikkaansa. Joistakin yksittäishavainnoista on saatu tietoa joidenkin kasvien aktiivisesta kyvystä säädellä yhteyttäviin osiinsa tunkeutuvan uv-säteilyn määrää, mutta tätä kasveille erittäin hyödyllistä ominaisuutta on pidetty vain joillekin lajeille ominaisena ilmiönä.

Uusi yhdysvaltalaistutkimus osoittaa, että kasvien kyky säädellä kudoksiinsa tunkeutuvan ultraviolettisäteilyn määrää on yleinen ja tarkoituksenmukaisesti paikallisiin ja hetkellisiin säteilyolosuhteisiin sopeutuva ominaisuus. Uv-suojauksessa keskeinen osa on kasvin lehtien pinta- eli epiteelisolukoissa olevilla flavonoidi- ja fenyyliyhdisteillä, jotka sitovat itseensä (absorboivat) ultraviolettisäteilyä estäen haitallisen voimakkaan energian pääsyn vaurioitumisherkkiin ja toiminnallisesti tärkeisiin sisäosiin.

New Orleansissa toimivan Loyola-yliopiston Biologisten tieteiden ja ympäristötutkimuksen laitoksen tutkijan Paul W. Barnesin johdolla Oecologia-tiedelehden toukokuun 2016 numerossa julkaistussa tutkimuksessa selvitettiin 37 eri kasvilajin kykyä säädellä yhteyttäviin osiinsa (pääosin lehtiin) pääsevän ultraviolettisäteilyn määriä. Mukana oli sekä ruoho- että puuvartisia kasvilajeja, ja kasvupaikkojen olosuhteissa oli suurta vaihtelua niin lämpötilojen kuin auringon uv-säteilyaltistuksen mukaan. Sekä luonnonvaraisia että viljelykasveja tutkittiin neljässä USA:n osavaltiossa (Havaiji, Louisiana, Idaho ja Utah).

Aktiivinen uv-suojaus todettiin joka toisella kasvilajilla

Suoraan kasvien lehden pintaan kohdistuvan ultraviolettisäteilyn estokyky haitallisen altistuksen ollessa voimakkaimmillaan keskipäivän tunteina todettiin noin joka toisella tutkitulla kasvilajilla (tarkalleen 49 prosentissa havainnoista). Haitallisen säteilyn  estokyky kuitenkin vaihteli suuresti eri kasvilajien välillä sekä eri lajeilla myös alueellisesti erilaissa maantieteellisissä oloissa analysoiduissa tapauksissa. Ympäristöolojen vaikutuksesta voi päätellä jotakin siitä, että eteläisessä Louisianassa tutkituista kasveista saatiin paremmat tulokset kasvien uv-säätelyssä kuin muissa osavaltioissa analysoiduista tapauksista.

Havaintojen mukana kasvien aktiivinen kyky estää haitallisen uv-säteilyn pääsyä yhteyttäviin solukkoihin on yleisempää kuin on oletettu, mutta tämän tutkimuksen perusteella uv-suojauksen todellista merkitystä kasvien menestymiseen tai tuotantokapasiteettiin ei voida vielä arvioida. Yleisenä johtopäätöksenä nyt tutkitusta aineistosta Barnes ja kumppanit totesivat uv-säteilyn aktiivisen estokyvyn olevan suurempaa ruohovartisilla kuin puuvartisilla lajeilla sekä tehokkaimmillaan lämpimissä kasvuloissa. Kasvin oman, aktiivisen säätelymekanismin merkitys korostuu nykyoloissa, joissa yläilmakehän otsonikerroksen heikkenemisen ja ilmastonmuutoksen seurauksena auringon ultraviolettisäteily on voimistunut (Oecologia 181(1), May 2016; http://link.springer.com/article/10.1007/s00442-016-3558-9