紫外線 (UV-B; 280 ～ 315 nm) は、地球の表面に到達する太陽から発生する電磁放射です。 UV-B 放射は生体内で化学反応を引き起こす可能性があり、過度の暴露は損傷を与える可能性があります。
オゾン層は、UV-B に対する地球の防御メカニズムであり、地表に到達する UV-B の量を減らすように機能します。実際、オゾン層の形成が地球上の生命を可能にしたと考えられています。ただし、すべての UV-B がオゾン層に吸収されるわけではないため、地球上のすべての生物は何らかの UV-B 放射にさらされています。
植物は、過度の UV-B 暴露によって損傷を受ける可能性があり、その影響により DNA が変化し、植物の成長が阻害され、生物多様性が変化する可能性があります。植物は自分自身を守るために、いくつかの防御機構を発達させてきました。そのうちの 1 つは、花粉を含む植物組織での UV-B 吸収化合物 (UAC) の生成を含みます。これらの化合物 (p-クマル酸とフェルラ酸) は、入ってくる UV-B 放射線を吸収し、敏感な植物の内部組織に到達するのを防ぎます。効果的に、植物は組み込みの日焼け止めを開発しました。
植物は、より高いレベルの UV-B 曝露に応答して、組織内の UAC の量を増加させます。これは、人間が SPF 値の高い日焼け止めをより多く塗布するのと同じ方法です。 UV-B レベルが高いとき。
生殖のために植物や樹木によって生成される花粉は、スポロポレニンとして知られる非常に耐性のある物質でできており、これには高濃度の UAC が含まれています。花粉は非常に抵抗力があるため、過酷な環境で何百万年も生き残ることができます.
花粉は伝統的に、泥炭湿地などの堆積アーカイブで見つかったさまざまな花粉の種類を特定することにより、さまざまな地域の過去の植生や気候を再構築するために使用されてきました。植物の花粉の発達期間中 (種によって異なります)、花粉の化学組成 (または地球化学) は、UV-B 曝露のレベルを含む気候および環境の影響によって変化します。 UV-B 曝露が増加すると、花粉中の UAC の量が増加し、スポロポレニン内に保存されます。
花粉中の UAC の量を測定し、UV-B レベルを再構築するために UAC と UV-B 曝露の関係を使用できます。したがって、花粉の地球化学は、機器の記録が利用できない長期的なタイムスケールで地表に到達する UV-B の代理記録として機能します。
私たちの論文では、歴史的な UV-B 再構築のための最新のキャリブレーション データセットを開発するために、モロッコとアルジェリア原産の現代のアトラス スギの木 (Cedrus atlantica) の花粉に研究を集中しました。モロッコ全土で生育するスギの木から花粉サンプルを収集し、さらにヨーロッパとアメリカの植物園で生育するスギの木から花粉サンプルを収集しました.
花粉の地球化学を分析したところ、アトラス スギ花粉の UAC の量は、夏季 (6 月から 8 月) の UV-B レベルの増加に応じて増加することがわかりました。アトラス スギは秋 (9 月中旬から 10 月上旬) に受粉し、その花粉は夏の間に発達します。
興味深いことに、花粉の UAC は両方のグループ (在来の木と植物園植物園のサンプルでの応答は、在来の花粉サンプルでの応答とは「一致していません」でした。結果は、異なるグループを個別に検討した場合にのみ重要です。場合によっては、植物園のサンプルの花粉に含まれる UAC の量は、UV-B 暴露のレベルが低いにもかかわらず、ネイティブのサンプルに見られる UAC の量よりも高かった.
これは重要な発見であり、花粉の UAC 生成に他の影響がある可能性があることを示唆しており、特に本来の環境の外で成長している樹木では.
親の木から子孫に受け継がれた、花粉のUAC生産の遺伝要素がある可能性があると推測しています。花粉は主に UAC で構成されているため、UV-B 暴露前に花粉内に存在します。 「ベースライン」UAC レベル。植物園で育ち、本来の環境で木から集められた種子に由来する木は、新しい環境での UV-B 曝露からの保護に必要な量よりも事実上、UAC のベースライン量が多い.
伝統的に、最新のキャリブレーション データセットは、時間の代わりにスペースを使用してプロキシ レコード用に確立されます。これは、長い時間スケールで発生した可能性のあるさまざまな環境条件の代わりに、広い範囲で見つかったさまざまな環境条件 (または環境勾配) を使用することを意味します。私たちの調査結果は、ネイティブでないサンプルがキャリブレーション データセットに含まれている場合、このアプローチが花粉 UV-B プロキシに対して有効でない可能性があることを示唆しています。したがって、最新のキャリブレーション データセットは、ネイティブ環境で成長する花粉サンプルを使用してのみ確立する必要があります。
私たちの研究は、アトラス杉の木からの花粉が、北アフリカの UV-B レベルの代用として使用できることを示しています。これは、堆積物アーカイブで見つかった化石花粉から、長期的な時間スケールで過去の UV-B レベルを決定するために使用できるようになりました。 UV-B レベルは大気の気候条件に影響を与える可能性があるため、植物の健康と種の分布に影響を与えます。歴史的な UV-B 再構築は、これらの相互作用と植物がどのように反応するかを理解するのに役立つ新しい洞察を提供する可能性があり、これは将来の気候変動シナリオの下で植物に影響を与える可能性があります.
