Solskyddsmekanism hjälper växter att överleva

Precis som människor kan bli solbrända, kan även växter skadas av för mycket solljus. För att skydda sig har de en inbyggd ”solskyddsmekanism”. Doktoranden Pierrick Bru, som arbetar med Alizée Malnoë vid Umeå Plant Science Centre och Umeå universitet, har studerat en speciell del av denna mekanism hos växter, känd som qH, och upptäckt att den är väldigt anpassningsbar.

Det speciella 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.

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.

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.

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.

Om disputationen

Pierrick Bru, Umeå Plant Science Centre / Institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå Universitet, försvarar sin doktorsavhandling med titeln Undersökning av den molekylära mekanismen för fotoprotektion qH hos Arabidopsis thaliana fredagen den 8 december 2023. Disputationen äger rum 09.00 i KBE301 Lilla Hörsalen i KBC-huset. Fakultetsopponent är Stefano Caffarri, Department of Biology, Aix-Marseille University, Marseille, Frankrike. Avhandlingen har handletts av Alizée Malnoë.

Läs hela avhandlingen

För mer information, vänligen kontakta:

Pierrick Bru, Umeå Plant Science Centre / Institutionen för fysiologisk botanik, Umeå universitet

Telefon: 070-013 49 33

E-post: pierrick.bru@umu.se