植物葉綠體在它們去之前醒來

本周在謝菲爾德大學的自然植物研究中發(fā)表的新研究解釋了當植物從黑暗過渡到白晝時植物如何從光保護轉向光合作用。

在光合作用過程中，植物葉綠體將光轉化為化學能并利用它從二氧化碳中提取糖。自二十世紀早期就已經(jīng)知道，當植物首次從黑暗中“喚醒”時，CO2轉化的激活最初落后于光驅動的化學能產(chǎn)生。未開發(fā)的過剩能量會破壞植物精細的光合機械，因此它們已經(jīng)進化出一種保護“自身”的方式，直到它們的二氧化碳代謝開始。到目前為止，尚不清楚植物何時首先從這種光保護模式轉變'醒來'，此后有效的光合作用。

由Matt Johnson博士領導的分子生物學和生物技術系的新研究使用結構照明和原子力顯微鏡來模擬植物葉綠體從黑暗過渡到光的形態(tài)變化。使用計算機建模和電子傳遞測量，他們可以分別顯示暗和光結構如何有利于光保護和有效的光合作用。

約翰遜博士解釋說“多年來人們一直認為葉綠體結構是相當不變的，但我們的研究表明，它們在幾分鐘的時間內是動態(tài)的，這些變化使植物能夠控制光保護和光合作用途徑之間的電子流動。醒來”

“我們的成像顯示，在葉綠體堆積的光合膜的黑暗一半中，它們與另一半的相互作用嚴格限制了它們之間的相互作用，這個分區(qū)創(chuàng)造了一個關鍵電子載體的獨立池，確保光保護通路可以被激活。但是，由于部分系統(tǒng)不在光合作用下運行，因此需要付出代價。因此，一旦CO2的轉化喚醒，植物就會轉變?yōu)楸∧ざ逊e減少的輕狀態(tài)，確保完整的電子載體池有效地用于光合作用。

“植物在光合作用和光保護之間轉換的效率已經(jīng)被證明可以提高作物產(chǎn)量。因此，這項工作帶來的額外理解可以為我們如何種植更多的食物以養(yǎng)活不斷增長的種群并從植物中生產(chǎn)更多的生物燃料提供進一步的線索。和藻類，以滿足未來的能源需求“

謝菲爾德大學格蘭瑟姆可持續(xù)未來中心的首席研究顧問Peter Horton FRS教授贊揚了這項工作“這項卓越的發(fā)現(xiàn)匯集了光合作用中幾個先前未相關的現(xiàn)象，并將它們合并為一個連貫的模型。特別適合這項工作應該在謝菲爾德進行，因為它不僅建立在我自己在20世紀80年代進行的一些研究的基礎上，而且還基于對大衛(wèi)教授從黑暗過渡到植物時發(fā)生的代謝變化的開創(chuàng)性見解Walker FRS就在四十年前。“

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