Förra veckan, University of North Carolina vid Chapel Hill släppte resultaten av en ny studie som undersökte hur växter svarar på en av de mest fluktuerande, flytande naturliga element som de har att kämpa med:skuggor och ljus. Det är, säger forskarna, den första studien för att ta reda på en mekanism för hur växter kan överleva och frodas när skuggor blockerar deras solljus.
De flesta växter – vi kommer till undantagen om en stund – växer inte i miljöer där de har en enkel "hel sol under dagen, allt mörkt på natten” setup. Istället, rörelser av andra växter eller djur ovanför blockerar rutinmässigt solen, orsakar skuggor. Detta kan vara ett stort problem.
Växter har förmågan att öka och minska sin fotosynteshastighet, men det är inte en särskilt snabb övergång. Och det skapar ett problem:om det mörkret bara är tillfälligt, och solljuset bryter snart igenom, den växten kommer att vara långsam med att sänka sin fotosynteseffektivitet tillbaka till normala nivåer. Om en växt använder sin uppskruvade fotosyntes för länge under öppet solljus, det kommer att brinna upp. Det är ungefär som att någon tar bort solkräm när det är molnigt – om solen kommer fram igen, den personen kommer att vara helt oskyddad (vi vet att det är en ofullkomlig analogi, men du förstår kärnan).
Denna studie upptäckte metoden växter använder för att avgöra om mörkret närmar sig natten eller bara en tillfällig skugga. Växter kan inte riktigt se, självklart, så de använder ett protein som heter RGS1 för att upptäcka förändringar i ljus och justera dess fotosynteseffektivitet till en lämplig nivå. Utan detta protein, växterna kan inte hantera förändringar:teamet använde växter genetiskt modifierade för att sakna RGS1, och under skuggiga perioder gick de här växterna på ända, så småningom tar in för mycket solljus och bränner.
Eftersom forskarna kom på det ansvariga proteinet, de kan också tajma plantorna för att se exakt hur lång tid det tar för en planta att anpassa sig. Det de upptäckte är ganska imponerande:de testade växterna hade ett fast fönster på fyra minuter. Om mörkret stannade längre än fyra minuter, växterna skulle anta att mörkret är här för att stanna åtminstone en liten stund, och skruva upp sin fotosyntes. Mindre än fyra minuter? Ingen förändring.
Ett undantag:gräs.
Växterna i gräsfamiljen, som inkluderar allmänt odlade grödor som majs, vete, och ris, har inte RGS1 alls. Det beror på att gräsmarker vanligtvis inte har några större växter eller träd som kan kasta skuggor, så de arbetar på en konsekvent nivå av fotosyntes under hela dagen.
Denna upptäckt kan ha betydande relevans för jordbruket. Att förstå hur detta protein fungerar kan vara nyckeln till att manipulera en grödas fotosynteseffektivitet, vilket kan öka avkastningen eller till och med tillåta växter att överleva i klimat som de normalt inte skulle göra.
