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至调控植物光合作用新“开关”被发现

2021-09-22

调控植物光合作用新“开关”被发现

植物通过光合作用来贮存太阳能,这些能量以两种方式被贮存,用于植物的新陈代谢。植物吸收的能量必须与新陈代谢所消耗的能量均衡,否则植物将开始产生毒素,如果种植者不及时处理这类情况,植物就会死亡。美国密歇根州立大学的研究人员发现了1个调控植物光合作用的新 开关 ,这项发表在新1期美国《国家科学院学报》上的成果,将有助于提高作物和生物燃料的产量。

密歇根州立大学光合作用和生物能学特聘教授大卫 克莱默的团队,重点研究了当光合作用生成的能量输出与植物消耗的能量达不到均衡时产生的问题。比如近日,他们研究发现,植物产生的毒素中有1种叫过氧化氢的物资,是激活1条光合路径的信号,这1路径被称为循环电子流。

克莱默说,确认这个 开关 的功能有助于提高植物产量、增强植物对环境的适应力,从而减缓在气候变化条件下不同硬度的材料对食品和燃料的需求压力。 未来30年,我们需要显著提高食粮产量,以满足不断增长的人口和可能影响作物产量环境变化的需求。

研究论文合著者、密歇根州立大学博士后研究员德塞拉 斯特兰德说,虽然科学家对CEF进行了广泛研究,但依然对这个植物中的电子传递线路知之甚少。为了满足植物细胞不断波动的需求,类似CEF这样的光合路径必须能够迅速连通和断开。

斯特兰德表示,为满足对食品和燃料的需求而对植物和藻类的新陈代谢进行修改,就必须了解光合作用的进程,和根据需要如何进行调剂。 简单地增加植物吸收的太阳能而不保持它与新陈代谢的均衡,可能会适得其反,乃至致使细胞死亡。 她说, 必须精细调理这1能量并确保均衡。

要提高植物的产量其实不容易,部份缘由在于光合作用触及到生物学中1些具活性的化学物资,是1个极不稳定的进程。 克莱默说, 我们知道CEF是光合作用中的1个重要进程,特别是在植物处于干旱、寒冷或酷热等环境下,但我们不知此类用语的应用办法有多种道它是如何调控的。不过,现在我们已掌握了触发光合作用的1个要件。

光合作用着实奇异,能在万分之1秒的瞬间完成光子、激子、电子、离子等传递和转化的复杂物理和化学进程,这类高效机制是现今科学技术远远不能企及的。要完全揭开这1谜团,需要多学科的交叉研究。事实上,当代几近所有的物理、化学学科中,先进的装备与技术都可以用到光合作用研究中来普通20KG以后的纸张物件。未来,也许会有那末1天,通过摹拟光合作用,人们可以从工厂里直接获得食品,而不再1味依托植物提供。