UV-B光と植物の相互作用：成長と防御機構への影響

植物は固定された生物として、同時または連続的な非生物的条件の変化に応答して生理学と化学を調節することができます。このような植物の適応反応は、生育条件の外部変化に対する生物学的ストレスへの反応に大きな影響を与える可能性があります。 特に、光は植物が草食動物や病原体からどのように保護されるかに大きな影響を与えます（Ballaré, 2014を参照）。光は、植物が草食性節足動物に対する抵抗力を高め、最終的に植物の収量を増加させる強力なツールとして使用することができます。 したがって、多くの作物種において、温室内の光条件を操作することは、植物のパフォーマンスを向上させたり、花房形成などの光形成プロセスを制御したりするために、栽培者が一般的に使用する一般的な技術となっています。（Vänninen et al., 2010を参照）

このコンテンツは、UV-B光と非生物的要因が植物の成長と化学反応に及ぼす相互作用に関する研究の始まりを説明し、光の操作が植物の性能と耐性をどのように向上させることができるかについての見通しを示しています。

UV-B光と植物の防御機構

UV-B光は植物のフェノール化合物を誘導し、草食性昆虫の摂食行動に直接影響を与える可能性があります。 例えば、大豆(Glycine max)の大豆の場合、UV-B光は、イソフラボノイド配糖体であるdaidzinとgenistinの誘導を通じて、stink bugs Nezara viridulaとPiezodorus guildiniiによる損傷種子の割合と負の相関があることが報告されています。 この現象は、イソフラボノイドのような植物の主要な化学防御物質が大豆で草食性節足動物に対する防御の役割を果たしていると説明されています。 また、Nicotiana attenuataでUV-B光によって誘導されるフェノール酸であるchlorogenic acidは、植物が昆虫に対する防御に関与していることが知られています。

UV-B光は、植物の成長と二次代謝物の生産に重要な役割を果たしています。 特に、Photosynthetic active radiation (PAR) が高い環境では、UV-B光は多くの植物種の純粋な光合成を増加させるプラスの効果をもたらします。若い植物の葉と古い植物の葉では、UV-Bと高いPARの下でフラボノイドの生産が増加する可能性があり、これは植物の健康と成長に役立ちます。

また、UV-A放射線は、植物がUV-Bにさらされると光合成に良い影響を与えます。一部の植物種では、UV-AおよびB放射線の下でより高い表皮フラボノイドが検出され、これは植物の防御メカニズムを強化する可能性があります。

植物がUV-Bに先行して、またはUV-Bに続いて青色光にさらされると、光合成色素の分解を減らし、UV-Bに対する順応反応を高める効果があります。 また、UV-B放射線と低い赤色：遠赤色比との間に対立反応があり、UV-Bが低い赤色：遠赤色比の下で、シェーディング回避に関連する反応を抑制する可能性があります。

UV-BとUV-A

UV-A（315-400nm）は、太陽のUVスペクトルの主要部分であり、植物の光形態学的反応を誘発します。UV-AはUV-Bの有害な影響を緩和することができ、光合成装置への影響を減らすことができます。UV-AとUV-Bの複雑な相互作用は植物の成長と防御メカニズムを調節し、UV-Aは特定の化合物の蓄積と反応を調節できる重要な役割を果たします。

UV-B and Blue Light

青色光(400-500 nm)は、植物の光合成、光成長、気孔の開口、葉の光合成機能など、様々な植物の成長段階をサポートします(Whitelam and Halliday, 2008)。植物の成長中、青色光は高等植物の発達に不可欠な部分を構成しています。例えば、キュウリを育てる際に青色光を加えると、低照度でも葉の光合成にプラスの効果をもたらします（Hogewoning et al., 2010）。赤色光条件下では、青色光を補うことで植物の乾燥重量を増加させることも報告されています。

青色光とUV-B光の相互作用はまだ研究されていませんが、二つの光信号によって誘発される植物反応の類似性は、青色光が植物を防御する効果があるUV-Bを妨げないという仮説があります。

UV-B and Far-Red Light

Far-red (FR) 光(700~780 nm)は植物が光を競う信号として作用し、特に影回避植物であるArabidopsisはphytochrome Bによって調節されます。Red (R):FR の比率が低いと、植物の形態や生化学的特性に影響を及ぼし、草食動物に対する防御反応の弱体化につながります。例えば、FRを補充したタバコ（N. longiflora）植物では、M. sexta幼虫が通常の光処理植物よりも早く成長することが観察されました。 これらの研究結果は、UV-BまたはFR光の大きさが植物の化学反応と草食動物に対する植物の本質的な防御を決定できることを示しています。

まとめ

UV-B照射を温室内で調整して作物の害虫に対する保護を高める方法は、室内栽培やハウス栽培をしている人には広く知られています。最近の植物用LEDライトは様々な色の光をカスタムすることができ、様々なスペクトルの照明が存在するためです。 皆さんもUVライトの理解を深め、植物にとってより快適な環境を提供しましょう。