Instrumente de accesibilitate


Scara tonurilor de gri


Evidențiați linkurile


Schimbă contrastul


Măriți dimensiunea textului

Linkuri de accesibilitate

  • Data eliberării: 25 martie 2019
  • Etichete: Laboratorul Sharkey, cercetare fundamentală
  • Categorii: Departamentul Proiecte Energetice, Cercetări Fundamentale, Știri Nonfeature De Igor Houwat, Thomas D. Sharkey

rezumat

unui

  • Plantele introduc carbonul în dieta lor prin ciclul Calvin-Benson. Carbonul hrănește plantele și restul lanțului alimentar.
  • Ciclul funcționează numai atunci când există lumină, altfel se prăbușește.
  • Shunt-ul este o copie de rezervă care repornește rapid ciclul când încetinește.
  • Laboratorul Sharkey a studiat modul în care o plantă mutantă folosește o soluție pentru a reporni ciclul Calvin-Benson cu ajutorul șuntului.
  • Shuntul necesită energie fotosintetică a munci.

Fotosinteza este modul în care plantele „își fac hrana” și hrănesc restul planetei. Ingredientul cheie din această rețetă este carbonul. Deci, procesul captează energia din soare, care este apoi utilizată pentru a smulge carbonul din CO2 atmosferic.

Dar călătoria de la lumina soarelui la hrănirea planetei nu este o linie dreaptă. Este mai mult o serie de trasee și ocoluri care duc la linia de sosire. Motivul este că lucrurile pot merge prost. Calitatea luminii se schimbă sau devine prea uscată sau prea rece. Aceste modificări pot încetini sau deteriora fotosinteza. Deci, plantele au copii de rezervă pentru a rezolva aceste situații.

Oamenii de știință doresc să cunoască aceste elemente și detalii pentru a îmbunătăți fotosinteza pictogramelor extinse. Scopul general este de a crea plante cu randamente mai bune pentru a ne hrăni populația în creștere rapidă.

Acum, cercetătorii de la MSU-DOE Plant Research Laboratory (PRL) aruncă mai multă lumină asupra uneia dintre copiile de rezervă care susțin fotosinteza în condiții dificile. Studiul este publicat în Fiziologia plantelor.

Carbon: producătorul de bani al plantei

Plantele introduc carbonul în dieta lor printr-un proces fotosintetic cunoscut sub numele de pictogramă expand javascript: void (0) Ciclul Calvin-Benson. Această serie de reacții amestecă carbonul cu alte substanțe chimice pentru a produce noi compuși, cum ar fi amidonul sau zaharurile, care susțin plantele și restul lanțului alimentar.

Carbonul este cu adevărat cheia pentru a avea viață pe Pământ.

Cu toate acestea, de două ori pe cinci, ciclul preia oxigen în loc de dioxid de carbon. Acest sughiț, numit oxigenare cu pictograme extinse, creează compuși pe care plantele nu le pot folosi pentru a crește. Și mai rău, se oprește ciclul.

Plantele trebuie să curețe acești compuși și să-i reintroducă în ciclu, astfel încât să poată reporni. Efortul costă timp și energie și necesită mutarea compușilor în locuri speciale de curățare în altă parte a celulei.

„Ciclul Calvin-Benson are backup-uri încorporate pentru a reporni rapid procesul ori de câte ori încetinește”, spune Tom Sharkey, profesor distins al Universității la PRL. „Cel mai bun mod este un șunt, o serie de reacții secundare care menține un flux redus de produse din carbon în ciclu. Asta se asigură că ciclul repornește cât mai repede posibil. ”

Acum, laboratorul Sharkey, folosind plante care nu pot curăța compușii produși prin oxigenare, aruncă mai multă lumină asupra modului în care funcționează șuntul și despre modul în care are nevoie de energie fotosintetică suplimentară pentru a funcționa.

Șuntul: păstrarea în siguranță a celui care face bani

O analogie pentru șunt este lumina pilot găsită în aparatele cu gaz mai vechi. Acest flux mic de gaz menține flacăra aprinsă la un nivel minim, astfel încât atunci când este furnizat gaz, cuptorul, încălzitorul de apă caldă sau aragazul se aprind foarte repede.

„Lampa pilot poate părea a fi o risipă de gaz”, spune Tom. „Dar servește o funcție importantă, menținând sistemul gata să pornească complet foarte rapid, fără ca utilizatorul să fie nevoit să găsească o potrivire pentru a aprinde flacăra.

Tom și alte două laboratoare de la PRL, Kramer și Hu, au examinat plante mutante cu defecte în compușii de curățare amestecați cu oxigen. Un mutant a avut un defect la unul dintre locurile speciale de curățare, peroxizomul.

Mutația a încetinit procesul de curățare, ceea ce a condus planta să acumuleze compuși răi la niveluri mult mai ridicate în comparație cu plantele sănătoase.

Această acumulare a oprit ciclul Calvin-Benson. Deoarece planta mutantă nu a putut reporni în mod corespunzător ciclul, a găsit o soluție:

  1. Planta a mutat carbonul în afara ciclului și în celula vegetală;
  2. A procesat parțial carbonul într-un mod similar cu ceea ce se întâmplă în ciclu;
  3. A reintrodus carbonul în ciclu printr-o ușă din spate care s-a deschis pentru această situație.
  4. Șuntul a apucat și apoi a pompat o parte din carbon înapoi în ciclu pentru a ajuta la repornirea acestuia.

„Activitatea sporită a șuntului necesită energie suplimentară”, spune Tom. "Fotosinteza compensează prin creșterea producției (de ATP) pentru a alimenta șuntul și a conduce ciclul Calvin-Benson."

Cum funcționează șuntul în condiții reale

Chiar dacă mutantul este o excepție, a forțat planta să dezvăluie soluții care sunt greu de văzut la plantele sănătoase.

„La plantele sănătoase, ciclul Calvin-Benson funcționează numai atunci când există lumină”, spune Tom. „Dar în natură, pot exista schimbări ample, cum ar fi norii în mișcare, care fac ca lumina să pâlpâie și să se stingă. În aceste situații, este ușor să colapsăm ciclul Calvin-Benson. Credem că șuntul joacă un rol în repornirea acestuia. ”

„În zilele noastre, electronica a făcut ca pilotul să devină lumină învechit”, adaugă Tom.
"În mod similar, odată ce înțelegem pe deplin șuntul, poate îl vom putea înlocui cu un sistem mai eficient."

Tom încheie: „Suntem norocoși la PRL. Acest proiect nu s-ar fi întâmplat dacă celelalte laboratoare PRL nu mi-ar fi pus întrebări despre ciclul Calvin-Benson. Este neobișnuit să ai atât de mulți oameni, specializați în diferite părți ale fotosintezei, care lucrează împreună sub un singur acoperiș. Putem să ieșim din zonele noastre de confort, să vorbim și să colaborăm la proiecte de cercetare care altfel nu apar. "