但地球上生命最重要和最基本的功能——光合作用——直到现在才与植物的选择或栽培有关,而此时人类活动排放的温室气体正威胁着我们的星球。随着新技术的出现,世界各地的科学家正在努力了解植物内部驱动光合作用的过程。
在《科学》杂志《PNAS》 上发表的一项新研究中,哥本哈根大学植物与环境科学系的研究人员发现,植物叶细胞中的一组蛋白质(称为CURT1)在光合作用中发挥着比曾经以为。更重要的是。
“我们发现CURT1 蛋白从种子阶段开始控制植物绿叶的发育。因此,这些蛋白对建立光合作用的效率具有重大影响,”该研究的主要作者Mathias Pribil 副教授解释道。
启动光合作用的蛋白质
此前人们认为CURT1 蛋白起着次要作用,并且仅存在于完全发育的叶子中。但通过使用最先进的成像技术(摄影和计算机设备),研究人员能够将一系列实验性拟南芥植物的生长放大高达30,000 倍。这使他们能够在分子水平上研究这些植物。研究人员发现CURT1 蛋白已经存在于植物生命的最早阶段。
“对于植物来说,从土壤中出来是一个关键时刻,因为它受到阳光的照射,并且迅速需要光合作用才能生存,”马蒂亚斯·普里比尔说。 “在这里我们可以看到CURT1 蛋白协调启动光合作用以求生存的过程。”让植物得以生存,这是我们以前不知道的存在。”
光合作用发生在叶绿体中,叶绿体是植物细胞中0.005 毫米长的椭圆体。它们是植物叶子细胞中的一个器官。每个叶绿体内都有一层膜,可以储存蛋白质和其他使光合作用成为可能的功能。
Pribil 指出:“CURT1 蛋白控制着膜的形状,这使得植物细胞中的其他蛋白更容易移动并执行光合作用的重要任务,以响应植物周围环境的变化。” “这可能是为了在阳光强烈时进行修复。光捕获蛋白复合物可能会提高叶绿体在阳光较弱时收集光能的能力。”
提高未来的二氧化碳吸收量
这一新发现让人们对地球上最重要的生化反应之一有了更深入的了解。事实上,如果没有植物,我们的星球上就不会存在动物和人类。到目前为止,这些结果仅适用于拟南芥植物,但如果CURT1 蛋白对光合作用的重要性没有扩展到其他植物,普里比尔会感到惊讶。
“这是了解控制光合作用的所有成分的重要一步,”马蒂亚斯·普里比尔说。 “问题是我们是否可以利用这一新知识来改善植物中的CURT1 蛋白复合物,从而优化光合作用。”我们的大部分研究都围绕着提高光合作用效率,以便植物能够吸收更多二氧化碳。正如我们在整个农业历史中选择和培育最好的农作物一样,现在的任务是帮助大自然成为最好的二氧化碳吸收器。经过。”