植物葉綠體在它們?nèi)ブ靶褋?/h1>
2019-04-29 10:52:37
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本周在謝菲爾德大學(xué)的自然植物研究中發(fā)表的新研究解釋了當(dāng)植物從黑暗過渡到白晝時(shí)植物如何從光保護(hù)轉(zhuǎn)向光合作用。
在光合作用過程中,植物葉綠體將光轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并利用它從二氧化碳中提取糖。自二十世紀(jì)早期就已經(jīng)知道,當(dāng)植物首次從黑暗中“喚醒”時(shí),CO2轉(zhuǎn)化的激活最初落后于光驅(qū)動(dòng)的化學(xué)能產(chǎn)生。未開發(fā)的過剩能量會(huì)破壞植物精細(xì)的光合機(jī)械,因此它們已經(jīng)進(jìn)化出一種保護(hù)“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(shí)首先從這種光保護(hù)模式轉(zhuǎn)變'醒來',此后有效的光合作用。
由Matt Johnson博士領(lǐng)導(dǎo)的分子生物學(xué)和生物技術(shù)系的新研究使用結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)建模和電子傳遞測量,他們可以分別顯示暗和光結(jié)構(gòu)如何有利于光保護(hù)和有效的光合作用。
約翰遜博士解釋說“多年來人們一直認(rèn)為葉綠體結(jié)構(gòu)是相當(dāng)不變的,但我們的研究表明,它們在幾分鐘的時(shí)間內(nèi)是動(dòng)態(tài)的,這些變化使植物能夠控制光保護(hù)和光合作用途徑之間的電子流動(dòng)。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(yán)格限制了它們之間的相互作用,這個(gè)分區(qū)創(chuàng)造了一個(gè)關(guān)鍵電子載體的獨(dú)立池,確保光保護(hù)通路可以被激活。但是,由于部分系統(tǒng)不在光合作用下運(yùn)行,因此需要付出代價(jià)。因此,一旦CO2的轉(zhuǎn)化喚醒,植物就會(huì)轉(zhuǎn)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(hù)之間轉(zhuǎn)換的效率已經(jīng)被證明可以提高作物產(chǎn)量。因此,這項(xiàng)工作帶來的額外理解可以為我們?nèi)绾畏N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(jìn)一步的線索。和藻類,以滿足未來的能源需求“
謝菲爾德大學(xué)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(yáng)了這項(xiàng)工作“這項(xiàng)卓越的發(fā)現(xiàn)匯集了光合作用中幾個(gè)先前未相關(guān)的現(xiàn)象,并將它們合并為一個(gè)連貫的模型。特別適合這項(xiàng)工作應(yīng)該在謝菲爾德進(jìn)行,因?yàn)樗粌H建立在我自己在20世紀(jì)80年代進(jìn)行的一些研究的基礎(chǔ)上,而且還基于對大衛(wèi)教授從黑暗過渡到植物時(shí)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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