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        研究人員對植物色素的光轉(zhuǎn)換機(jī)理提供了新見解
        
			
        
				2019-12-18 10:35:57
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        光提供了植物和其他光合作用生物生長所需的能量，最終產(chǎn)生了代謝物，為地球上所有其他生物提供了養(yǎng)分。植物還依靠光信號來發(fā)展其光合作用機(jī)制，并使它們的生命周期圍繞每日和季節(jié)性節(jié)律同步。
        

        研究人員對植物色素的光轉(zhuǎn)換機(jī)理提供了新見解
        

        例如，植物中的光感受器途徑使他們能夠確定種子在土壤中的深度，以“測量”日漸減弱的日照時間，并改變植物的發(fā)育過程，為夏季或冬季的開始做好準(zhǔn)備。
        

        圣路易斯華盛頓大學(xué)的一項(xiàng)新研究提供了對稱為植物色素的蛋白質(zhì)如何感知光并促進(jìn)植物生長的見解。該論文本周在美國國家科學(xué)院院刊上發(fā)表。
        

        “光致色素在光感受器中是獨(dú)特的，因?yàn)樗鼈円詢煞N穩(wěn)定但可相互轉(zhuǎn)換的狀態(tài)存在：一種在黑暗中合成的非活性形式，而另一種則需要光來激活，”喬治和Charmaine Mallinckrodt藝術(shù)生物學(xué)教授Richard D. Vierstra說。與科學(xué)。
        

        “通過測量這兩種形式來回翻轉(zhuǎn)的比例，植物色素可以感知光的強(qiáng)度，持續(xù)時間，淺色甚至是日長。盡管對感光體進(jìn)行了60年的研究，但這些暗色和亮色之間的差異仍然令人費(fèi)解。”
        

        維爾斯特拉和他的合作者克服了一個主要障礙，即定義支持順光和逆光狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的事件順序。
        

        他們發(fā)現(xiàn)并鑒定了長形嗜藍(lán)細(xì)菌嗜熱性菌PixJ的晶型，該晶型可使活性形式和非活性形式之間發(fā)生可逆的光轉(zhuǎn)化。值得注意的是，晶體在光轉(zhuǎn)換過程中保持其完整性。塞特·伯吉(Sethe Burgie)是藝術(shù)與科學(xué)生物學(xué)研究科學(xué)家，也是該論文的第一作者。他能夠使用稱為X射線晶體學(xué)的先進(jìn)技術(shù)，收集識別反應(yīng)途徑中間體所需的高分辨率X射線衍射數(shù)據(jù)。
        

        現(xiàn)在，研究人員應(yīng)該能夠使用新開發(fā)的X射線自由電子激光來獲取該植物色素晶體的結(jié)構(gòu)快照，因?yàn)樵撝参锷鼐w最初是通過其不活動的感光體吸收光的，直到它達(dá)到完全成熟的活動狀態(tài)為止。毫秒。
        

        在初步測試中，Vierstra小組能夠看到感光器的第一個抽動，這是其發(fā)色團(tuán)的一部分，它捕獲了光激活后旋轉(zhuǎn)的光能。
        

        伯吉說：“ 換句話說，現(xiàn)在應(yīng)該可以制作出原子分辨率的分子電影，勾勒出感光體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。” “現(xiàn)在，我們正處于定義植物色素在生物非活性狀態(tài)與活性狀態(tài)之間移動時發(fā)生的內(nèi)部事件和物理變化順序的關(guān)鍵時刻，這最終將幫助研究人員修補(bǔ)植物以提高其農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和可持續(xù)性。”
        

        了解光轉(zhuǎn)化循環(huán)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是開發(fā)修飾型植物色素的重要步驟，這種修飾植物色素賦予作物以有益的光敏特性。
        

        Vierstra說：“另外，由于植物色素感測光和溫度，改變植物色素的功能具有使農(nóng)作物更好地適應(yīng)特定環(huán)境的巨大潛力，并可能有助于擴(kuò)大這些作物的范圍。”
        
			

			
          
        
			
        
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