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保持植物营养光合作用备份系统的运作

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-01-28浏览次数:1578

光合作用是植物“生产食物”的方式,为地球的其他部分提供食物。该配方中的关键成分是碳。因此,该过程捕获来自太阳的能量,然后用于从大气CO2中去除碳。

但是从太阳到喂养地球的旅程并不是一条直线。它更多的是一系列路线和终点线。原因是事情可能会出错。光质变化,或变得太干或太冷。这些变化可能会减缓或破坏光合作用。因此,工厂有一个备份来解决这些问题。

科学家们想要了解这些细节,以改善光合作用。目标是创造更高产量的植物,以满足快速增长的人口的需求。现在,MSU-DOE植物研究实验室(PRL)的研究人员已经了解了更多关于在困难条件下支持光合作用的备份。该研究发表在植物生理学上。

碳:工厂的收入者

植物通过称为Calvin-Benson循环的光合作用过程将碳引入其饮食中。这一系列反应将碳与其他化学物质混合,制成维持植物和食物链其他部分的新化合物,如淀粉或糖。

碳是生活在地球上的关键。然而,在五次中的两次中,循环吸收氧气而不是二氧化碳。这种类型的打鼾称为氧合作用,会产生植物无法生长的化合物。更糟糕的是,它使周期停滞不前。

植物必须清洁这些化合物并将它们重新引入循环中以重新开始。这项工作需要时间和精力,需要将化合物移动到电池其他地方的特殊清洁位置。

PRL大学的杰出教授Tom Sharkey说:“卡尔文-本森循环有一个内置的备用装置,当速度减慢时,它可以快速重启这一过程。”“最好的方法是分裂,一系列的副作用使循环中的碳产品流量保持在低水平。这将确保循环尽快重新启动。“”

沙基实验室中使用的植物现在无法去除氧化产生的化合物,因此分流器如何工作以及它需要多少光合能量才能发挥作用就更加清楚了。

分流器的类比是老式煤气用具的指示灯。这种小的气流使火焰保持在最低限度,因此当燃气供应时,分接头、热水器或炉子将迅速打开。

“指示灯似乎在浪费汽油,”汤姆说。“但它起着重要的作用,使系统能够快速、完整地运行,而用户无需找到匹配物来点燃火焰。”

Tom和Prl、Kramer和Hu的另外两个实验室筛选出了具有清除混合氧化合物缺陷的突变体植物。一个突变体在过氧化物酶体这一特殊的清洁部位有缺陷。

这种突变减慢了清洁过程,并导致植物积累比健康植物更高水平的有害化合物。这种积累阻止了卡尔文本森的循环。由于突变体植物不能正确地重新启动这个循环,已经发现了一种解决方案:植物将碳转移到循环外并进入植物细胞;

它以类似于循环中的方式对碳进行部分处理;它通过为此目的打开的后门将碳重新插入循环中。分流器抓起碳,然后将部分碳泵回回路,以帮助重新启动。”分流器活动的增加需要额外的能量,”汤姆说。“光合作用通过驱动(ATP)生产和驱动卡尔文-本森循环来补偿分流。”。

例外情况是分流器在实际条件下如何工作。它迫使植物揭示在健康植物中难以看到的变通方法。 “在健康的植物中,只有在有光的情况下,Calvin-Benson循环才能发挥作用,”Tom说。 “但在本质上,可能会有很大的变化,例如移动云,这会导致灯光闪烁。在这种情况下,很容易使Calvin-Benson周期崩溃。我们认为分流器在重新启动时会起作用。” p>

“今天,电子产品已经试用,”汤姆补充道。

“同样,一旦我们完全了解分流器,也许我们将能够用更高效的系统取而代之。”汤姆得出结论:“我们在PRL非常幸运。如果其他PRL实验室没有问我关于Calvin-Benson循环的问题,那么这个项目就不会发生。有很多人专注于不同的部分是不寻常的。光合作用一起工作我们可以离开我们的舒适区,谈论和合作研究项目,否则就不会出现。“