Sensitivität von Reis gegenüber ultraviolettem B-Strahlung

HINTERGRUND: Die Erschöpfung der stratosphärischen Ozonschicht führt zu einer Zunahme von ultraviolettem B (UVB: 280-320 nm), das die Erdoberfläche erreicht, und die durch atmosphärische Modelle vorhergesagte erhöhte Sonnen-UVB-Strahlung wird in der Zukunft zu einem Rückgang des Wachstums und des Ertrags von Nutzpflanzen führen. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden umfangreiche Studien zu den physiologischen, biochemischen und morphologischen Effekten von UVB in Pflanzen sowie zu den Mechanismen der UVB-Resistenz durchgeführt. ZIEL: In diesem Review beschreiben wir aktuelle Forschungen zu den Mechanismen der UVB-Resistenz in höher entwickelten Pflanzen, mit einem besonderen Fokus auf Reis (Oryza sativa), eine der weltweit wichtigsten Grundnahrungsmittel. Jüngste Studien haben die folgenden bemerkenswerten Ergebnisse zutage gefördert. UV-absorbierende Verbindungen, die sich in den epidermalen Zellschichten ansammeln, wurden traditionell als UV-Filter betrachtet und spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung der schädlichen Effekte der UVB-Strahlung. Obwohl diese Verbindungen wirksam sind, um die Induktion von Cyclobutan-Pyrimidin-Dimeren (CPD) in Pflanzen, die einer UVB-Herausforderung ausgesetzt sind, zu reduzieren, werden bestimmte CPD-Spiegel in Lichtbedingungen mit UVB unabhängig von der Menge oder Anwesenheit von sichtbarem Licht konstant gehalten. Diese Ergebnisse implizieren, dass die Systeme zur Reparatur von DNA-Schäden und zur Beseitigung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) für das Wachstum von Pflanzen unter Lichtbedingungen mit UVB unerlässlich sind. FAZIT: Die CPD-Photolyase-Aktivität ist ein entscheidender Faktor, der die Unterschiede in der UVB-Sensitivität zwischen Reis-Kultivaren bestimmt. Der Austausch von ein oder zwei Basen im CPD-Photolyase-Gen kann die Aktivität des Enzyms und die damit verbundene Resistenz der Pflanze gegenüber UVB-Strahlung verändern. Diese Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, in naher Zukunft die Resistenz von Reis gegenüber UVB-Strahlung durch gezielte Züchtung oder Gentechnik der Gene, die für die CPD-Photolyase kodieren, zu erhöhen.