Hogyan tudnak sikerrel alkalmazkodni a növények a klímaváltozáshoz? Olyan kérdés ez, mely alapjaiban határozza meg az emberiség túlélését. A PTE Természettudományi Kar Növénybiológiai Tanszékén ennek megértését és alkalmazási lehetőségeit is kutatják. Czégény Gyulát, a PTE TTK adjunktusát kérdeztük.
Miről szól pontosabban ez a kutatás?
A kutatócsoportunk fotobiológiával foglalkozik, vagyis a fény növények számára előnyös és káros hatásait vizsgáljuk, ezen belül is leginkább az ultraibolya sugárzás hatásaira fókuszálunk. Arra keressük a válaszokat, hogy a napfény hogyan befolyásolja a növények életét: mire használják, hogyan hasznosítják, és hogyan előzik meg az esetleges károsításokat. Általános növényi válaszokat keresünk, melyek minden egyes növényre igazak lehetnek, ezért ún. modellnövényekkel dolgozunk, ami lehet szőlő, paprika, dohány, vagy lúdfű. Ezeket a növényeket tesszük ki mindenféle környezeti megpróbáltatásnak. A növények extrém módon ki vannak téve a fény hatásainak: nem tudnak pl. árnyékba vonulni, meg kell birkózniuk környezeti körülményekkel. Ezek a környezeti körülmények lehetnek előnyösek és hátrányosak is a növények számára.
A kutatócsoportban azt modellezzük, hogyan tudnak a növények az UV-sugárzáshoz alkalmazkodni, mi az a dózis, ami már károsítja őket, milyen mechanizmusokon keresztül károsodnak az UV miatt, illetve az UV-sugárzásnak milyen előnyös hatásai vannak a növényekre nézve.
Honnan ered a kutatás iránya, miért fontos az, hogy az UV-fény hogyan hat a növényekre?
A klímaváltozás az UV szempontjából közvetett, de fontos tényező. A ’90-es években komoly problémának tűnt, hogy az UV-sugárzás az ózonréteg elvékonyodásával egyenesen arányosan egyre növekvő dózisban lesz jelen a Föld felszínén. Joggal merült fel a kérdés, hogy ez hogyan hathat az élővilágra? Vajon mind bele fogunk-e pusztulni, vagy tudunk-e valamilyen megoldást találni? Szerencsénkre az ún. CFC-k (chlorofluorocarbon) használatát betiltó montreali jegyzőkönyv, amit 1989-ben írtak alá, pozitív hatással volt az ózonrétegre, mely azóta javuló tendenciát mutat, elkezdett vastagodni. A tudomány a kétezres évek óta foglalkozik komolyabban az ultraibolya sugárzás növényekre gyakorolt hatásával. Akkoriban kezdték leírni azokat a ma már alapvetőnek számító ismereteket is, amelyekre a mai kutatások épülnek. Az egyik ilyen – részben szegedi kollégáknak köszönhető – ismeret az, hogy a növények képesek érzékelni az UV-B sugárzást.
Számos állatfaj (rovarok, madarak, egyes emlősök) képes az UV-A fény érzékelésére, de UV-B receptora csak a növényeknek és egyes egyéb fotoszintetizáló élőlényeknek van.
Ez egy igen speciális képesség, amit 10-15 éve fedeztek fel, így talán még nem annyira közismert tény. Ez a felismerés csak tovább fokozta az érdeklődést az UV növényekre gyakorolt hatásával kapcsolatban.
Amire mi a kutatásaink során fókuszálunk, az mindennek az alfája és az omegája a növények szempontjából: a fotoszintézis. A fotoszintézist nagyon sok módon, nagyon széles spektrumon tudjuk jellemezni, ez egy relatíve hosszú folyamat. A növények a Napból fény formájában érkező energiát begyűjtik, és kémiai energiává alakítják, gyakorlatilag cukrokat gyártanak maguknak. A folyamat mellékterméke a számunkra nem elhanyagolható oxigén felszabadulása. A növények fotoszintetikus képessége nagyon jó indikátora annak, hogy mennyire érzik jól magukat. Hogyha ezt az UV sugárzás, vagy bármilyen egyéb környezeti faktor, hőmérséklet, csapadékmennyiség, szél vagy akár élő faktorok (kártevők, vagy bármilyen más élőlény, ami megrágcsálja a leveleket) megzavarja, az mind csökkent fotoszintézis válaszokban köszön vissza. Hogyha jól van, el lehet kezdeni gondolkodni arról, mi állhat amögött, hogy az adott környezeti kihívásoknak meg tudott felelni, milyen anyagokat halmozott fel, milyen enzimreakciókkal oldja meg, hogy például egy rettentő erős nyári napfényhez szuperül tud alkalmazkodni. Például
egy szőlőnövény tökéletesen van a tűző napon is akár öntözés nélkül. De hogy csinálja? Erre keresünk válaszokat.
Úgy sejtem, a klímaváltozás más fordulatokat is tartogat a növények kapcsán…
Említettem, hogy jó irányba halad a világ az ózonréteg megóvása kapcsán, de vannak más problémák is, például a globális felmelegedésért és az üvegházhatás fokozódásáért felelős széndioxid-kibocsátás csökkentésének szükségessége, amit az ún. párizsi egyezményben próbálnak rendezni. Ez közvetetten az UV-sugárzásra is hat, hiszen nem mindegy például, hogy milyenek az egyéb környezeti viszonyok. Ha a klímaváltozás következtében megváltoznak a légköri dinamikák (pl. megváltozik vagy eltűnik a felhőzet), az élőhelyek UV-kitettsége is megváltozik. Az UV-sugárzás növényekre gyakorolt hatása eltérő lehet különböző környezeti megpróbáltatások során, pl. az egyre gyakoribb extrém időjárási események során az UV károsító hatása is fokozódhat. De az enyhébb téli időjárás kedvez a kártevők elszaporodásának is, ami szintén eddig nem látott problémák elé állíthatja a növényeket.