Har du någonsin märkt att den tid du tar ditt dagliga koffein kan förändra hur det påverkar dig?

För tidigt och du kan känna en eftermiddagsnedgång. För sent och du kan vara uppe hela natten. Detta beror på hur läkemedlet koffein påverkar hormoner i din kropp som är en viktig del av din dagliga rytm.

Denna dagliga rytm, eller dygnsklockan, har en enorm inverkan på din hälsa och ditt välbefinnande. Kronomedicin tillämpar denna kunskap för att behandla sjukdomar.

En stor del av detta är att förstå vilka särskilda läkemedel eller behandlingar som är mer effektiva vid vissa tider på dagen. Den kan också berätta för oss om den optimala tidpunkten för våra måltider eller när vi får maximal nytta av träning.

Detta beror på att vår dygnsklocka slår på och av minst en tredjedel av våra gener – såväl som proteinerna de gör – varje dag. Generna som aktiveras vid en viss tidpunkt kommer att diktera hur vår kropp reagerar på de saker vi gör, både hälsosamt och ohälsosamt.

Liksom oss har växter också en dygnsklocka som styr både dags- och säsongsrytmer som påverkar ämnesomsättning och tillväxt. Och den tid på dygnet som en växt utsätts för miljöstress – som värme, torka eller patogener – kan påverka hur väl den växten reagerar.

Kronokultur är ett framväxande koncept som tittar på hur grödors dygnsklocka kan utnyttjas för att förbättra sina skördar.

Till exempel kan optimering av tiden på dygnet för bevattning eller applicering av gödningsmedel och herbicider för att synkronisera med deras dygnsklocka öka effektiviteten eller minska mängden underhåll som behövs.

Min labbforskning syftar till att förstå hur ämnesomsättningen påverkar växternas dygnsrytm, vilket är avgörande för växter för att optimera deras användning av solljus för fotosyntes och hantera energireserver under natten.

I vår senaste uppsats, ledd av Ph.D. student Xiang Li, vi har använt ett tillvägagångssätt som kallas kemisk biologi, som använder droger eller drogliknande föreningar för att lära sig hur ett biologiskt system fungerar.

Vi sökte igenom mer än 1 000 läkemedel, inklusive sådana som ibuprofen, acetylsalicylsyra och koffein, som är kända för att ha en effekt i djurceller för att se om de påverkar den metaboliska kontrollen av dygnsgenernas uttryck i växter.

Och vi fann att ett förvånansvärt stort antal av dessa läkemedel påverkar växtceller. Detta beror på att det grundläggande sättet att arbeta på växtceller är mycket likt djurceller.

Till exempel var ett av läkemedlen vi använde pentamidin isetionat, som används för att behandla sömnsjuka och svår lunginflammation. Detta läkemedel verkar i nervceller hos djur. Växter har inget nervsystem, men de har sätt att överföra signaler runt växten som är beroende av liknande proteiner.

Läkemedlet försämrade växternas tillväxt allvarligt och bromsade hastigheten på växternas dygnsklocka.

Vår forskning kan hjälpa till att förstå exakt hur detta läkemedel fungerar genom att noggrant titta på likheterna mellan växt- och djurproteiner.

Andra läkemedel som vi har hittat verkar fungera annorlunda i växtceller, eftersom det som läkemedlet riktar sig till uppenbarligen saknas i växter. Till exempel läkemedel som påverkar neurotransmissionen av serotonin. Växter gör serotonin, men vi vet relativt lite om dess roll i växter och hur det fungerar.

Exempel som detta är spännande eftersom de representerar potentiella nya läkemedelsmål och öppnar upp möjligheten att använda vissa av dessa läkemedel på nya sätt.

Så vad kan vi göra med denna nya kunskap?

Potentiellt kan vissa av dessa läkemedel utvecklas till nya herbicider. Eller så kanske vi kan öka grödans tillväxt genom att utlösa ämnesomsättningen vid rätt tidpunkt på dagen. Eller, på samma sätt som vi använder vår koffeinhit, kan vi finjustera dygnsrytmer för att öka grödans prestanda.

En speciell fördel med att använda kemisk biologi är att vi enkelt kan testa effekten av dessa läkemedel hos andra arter. Detta kan inkludera en rad olika grödor eller andra sårbara organismer i denna miljö, som insekter.

Detta skulle kunna säkerställa att alla nya jordbruksinsatser har minimal ekologisk påverkan.

Men på kort sikt ger dessa läkemedel med nyidentifierade effekter spännande möjligheter att lära sig mer om hur växternas ämnesomsättning är kopplad till dygnsrytmer. Detta tar oss ett steg närmare att göra kronokultur till verklighet.