16:29 2022-01-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Soarele volubil încetinește enzima Rubisco și limitează productivitatea fotosintetică a culturilor
_ Soarele instabil încetinește enzima Rubisco și limitează productivitatea fotosintetică a culturilor
Cercetătorii de la Universitatea Lancaster care lucrează pentru a îmbunătăți productivitatea durabilă a culturilor cheie din Africa subsahariană au descoperit o imperfecțiune într-o enzimă critică din cowpea - și cred că această imperfecțiune este probabil împărtășită cu alte culturi.
Tot carbonul din corpul nostru, din alimente și din întreaga biosferă, rezultă din asimilarea dioxidului de carbon în fotosinteză de către o singură enzimă, cunoscută de biologi sub numele de Rubisco. Nu este surprinzător, având în vedere importanța sa, această proteină este cea mai abundentă din lume.
„Rubisco joacă un rol central în fotosinteză și limitează frecvent asimilarea carbonului în plantele de cultură”, a spus Elizabete Carmo-Silva, profesor de Fiziologia culturilor la Universitatea Lancaster. „Frunzele adaptează activitatea lui Rubisco la abundența energiei solare. Cu toate acestea, am constatat că această ajustare este imperfectă și, frecvent, există o nepotrivire între cât de activ este Rubisco și cât de multă energie solară este disponibilă pentru fotosinteză.”
Cowpea este cultivată în toată Africa datorită conținutului său ridicat de proteine, dar este deosebit de importantă în Africa de Vest, unde este cea mai importantă sursă de proteine vegetale. Într-un nou studiu, publicat în Nature Plants, profesorul Carmo-Silva și doctorul Sam Taylor, asociat principal de cercetare de la Universitatea Lancaster, au descoperit că, pe măsură ce frunzele de cowpea trec la umbră, activitatea enzimei Rubisco scade mai rapid decât se credea anterior.
Acest lucru este important pentru că în fiecare zi, pe măsură ce soarele străbate cerul deasupra culturilor din câmpurile fermierilor, frunzele își aruncă vecinii de la lumina soarelui în umbră și înapoi. Când o frunză umbrită revine la soare, activitatea Rubisco durează câteva minute pentru a se adapta la noua abundență de energie solară, rezultând oportunități ratate de a converti acea energie în zaharuri. Adunând efectul acelor minute pierdute de productivitate pe parcursul unei zile, s-a estimat că acest lucru costă cel puțin 20% din absorbția potențială de dioxid de carbon.
„Răspunsurile fotosintetice nu sunt imediate. Frunzele necesită destul de multe. minute pentru a se ajusta atunci când trece de la umbră la lumină puternică, iar în acele minute frunza nu asimilează atât de mult CO₂ pentru care are energia luminoasă, deci există o pierdere substanțială”, a spus profesorul Carmo-Silva, care conduce această cercetare. pentru proiectul Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE). „Ne-am propus să identificăm diferențele dintre soiurile de cowpea care afectează viteza de activare, să încercăm să identificăm care dintre ele sunt mai rapide.”
Acest proiect face parte din Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE), o cercetare internațională. proiect care urmărește creșterea producției alimentare globale prin dezvoltarea culturilor alimentare care transformă mai eficient energia soarelui în hrană, cu sprijinul Biroului pentru Externe, Commonwealth și Dezvoltare din Regatul Unit, Fundația pentru Cercetare în Alimentație și Agricultură și Fundația Bill & Melinda Gates< /p>
Cantitatea de carbon pierdută în timpul procesului Rubisco depinde nu numai de viteza cu care Rubisco poate fi reactivat, ci și de punctul de plecare: activitatea Rubisco în momentul în care lumina soarelui revine. Acest factor este determinat de viteza de dezactivare naturală a Rubisco care are loc la umbră. O dezactivare mai rapidă înseamnă un impact mai mare asupra asimilării carbonului în culturile fermierilor.
Cercetătorii au folosit o metodă biochimică cu randament mare pentru a arăta că frunzele de cowpea trebuie să fie la umbră doar cinci minute pentru Activitatea Rubisco scade, astfel încât chiar și umbrirea scurtă a frunzelor va scădea productivitatea fotosintetică a plantei.
„Nu știm exact care este mecanismul de la soare la umbră care reduce activarea Rubisco, dar am descoperit că procesul este destul de rapid”, a spus dr. Taylor. „Dacă ar fi un proces lent, ai putea reveni la soare la câteva minute după umbră și nu ar fi o mare pierdere, dar, într-adevăr, trebuie să fii la umbră doar câteva minute pentru cea mai mare parte a acelei scăderi a activității. să se fi întâmplat.”
În ciuda acestor provocări, există motive pentru a fi optimist. Doar patru tipuri diferite de cowpea au fost măsurate din miile de variante care există, dar cercetătorii au găsit diferențe în viteza cu care Rubisco s-a dezactivat. Acest lucru dă speranța că în cadrul fondului genetic mai larg al cowpea se pot găsi plante cu rate mult mai lente de dezactivare a Rubisco. Acest lucru ar permite reproducerea direcționată pentru cowpea și, probabil, alte culturi, îmbunătățind productivitatea prin minimizarea impactului acestei imperfecțiuni nou identificate în funcția Rubisco.
Comentarii:
Adauga Comentariu