Climate change - can lichens protect themselves using UV-induced melanins?

Laver dominerer i store områder for eksempel i tørre økosystemer og i Arktis og Antarktis. Økologisk er laver viktige både i Sør-Afrika og i Norge. For tørre områder i Sør-Afrika kan tap av laver føre til alvorlig erosjon. Dessuten kan tap av laver føre t il mindre nitrogenfiksering siden laver med blågrønne bakterier kan ta opp nitrogen direkte fra lufta. Selv om laver kan tåle noen former for ekstremt stress, er flere lavdominerte økosystemer blant de mest følsomme for klimaendring. Flere laver i ekstrem e habitater syntetiserer melaniner som er mørkebrune pigmenter. Melaniner i lav blir indusert av UV stråling. Også i hud hos mennesker blir det laget melanin når huden blir utsatt for UV stråling. Siden mørkebrune laver med melaniner absorberer mer stråling vil temperaturen i lavene sannsynligvis stige noe som kan være mer negativt ved global oppvarming. Hovedmålet med prosjektet er å studere mekanismene for UV indusert melaninsyntese i laver fra både Sør-Afrika og Norge. I Sør-Afrika er enzymer som kan delta i biosyntese av melaniner blitt karakterisert. Ei masteroppgave på dette emnet vil bli levert av Patrick Lusanda Matee slutten av 2015. I Norge er effekter av UV stråling på melaninsyntese, fotosyntese, vekst og spektrale egenskaper blitt studert. Ei masteroppgave om dette blei levert av Dipa Paul Chowdhury i juni 2015. Masterstudent Tshepiso Coral Mafole fra SørAfrika arbeidet ved NMBU I august 2016, og hun vil levere masteroppgave i 2017.

Lichens dominate over large areas of terrestrial ecosystems, for example as components of dryland crusts and in Arctic and Antarctic regions. Ecologically, lichens play key roles in both South Africa and Norway. For southern African soil crusts, loss of l ichens likely results in severe erosion and significant losses of nitrogen fixation capacity. Although lichens may tolerate severe abiotic stresses, many lichen-dominated systems are among the most sensitive to climate change. Reactive oxygen species, pro bably involved in melanin synthesis, may have a role in pathogen defence. Several lichens in extreme habitats synthesize melanins. Studied melanins are induced by UV radiation, but they mainly protect lichens against high visible light intensity. However, they may cause lichen temperatures to rise, an effect that may be more negative with global warming. However, the nature of lichen melanins remains uncertain. Free-living fungi contain two main types of melanins, the eumelanins and the allomelanins. It h as been suggested that one major clade of lichens, the "Peltigeralean" species, synthesizes eumelanins while species in other clades synthesize allomelanins. However, no firm data is available. Our main aim is to study UV induced melanin synthesis both in Peltigeralean and non-Peltigeralean lichens from both South Africa and Norway. In South Africa lichens will be collected from sensitive habitats, in particular soil crusts and montane regions, and enzymes involved in melanin biosynthesis will be characte rized. In Norway, the effects of UV radiation on melanin synthesis, growth, photosynthesis and spectral properties will be studied. This co-operation will certainly result in new knowledge that has the potential to predict the impact of climate change on lichen communities.