Poniedziałek 14.05.2018

Jak rośliny chronią się przed światłem?

Jak rośliny chronią się przed szkodliwym nadmiarem światła? Badacze z Uniwersytetu Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie, pracujący pod kierunkiem prof. Wiesława Gruszeckiego, odkryli mechanizmy molekularne leżące u podstaw procesów przystosowania fotosyntezy w roślinach do intensywności pochłanianego światła. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach czasopisma „The Plant Cell”



Bill Benzon (STC4blues)/Flickr CCBill Benzon (STC4blues)/Flickr CC

Badania przeprowadzone przez lubelskich naukowców oraz ich partnerów z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego i z Politechniki Federalnej (EPFL) w Lozannie wskazują na istnienie uniwersalnego mechanizmu molekularnego o charakterze regulacyjnym, dzięki któremu, w zależności od intensywności światła, aparat fotosyntetyczny roślin może się przełączać pomiędzy stanami sprzyjającymi efektywnemu pochłanianiu energii albo rozpraszaniu jej nadmiaru.

Często zdarza się, że pochłaniana przez rośliny porcja energii przewyższa w danej chwili możliwości „operacyjne” aparatu fotosyntetycznego. Efektem tego przeciążenia może być m.in. to, że tlen, który jest produktem fotosyntezy, pod wpływem pewnych czynników może przerodzić się z życiodajnej substancji w najbardziej toksyczną i destrukcyjną cząsteczkę w świecie ożywionym. Okazuje się więc, że nie tylko zdolność aparatu fotosyntetycznego do pochłaniania jak największej porcji energii słonecznej, ale również umiejętność rozpraszania nadmiaru energii stanowią najbardziej istotne, życiowe funkcje aparatu fotosyntetycznego roślin.

Naukowców od dawna nurtowało pytanie, jak ta sama struktura – np. fotosyntetyczny kompleks antenowy LHCII – może uczestniczyć w dwóch przeciwstawnych procesach, czyli zarówno w pochłanianiu, jak i rozpraszaniu energii.
Szpinak
Szpinak - fot. pixabay.com/MabelAmber


Zespół biofizyków z UMCS w Lublinie podjął się próby wyjaśnienia tego fenomenu. Badacze wykazali, że kontrolowane intensywnością światła procesy modyfikacji białka LHCII, między innymi jego częściowa fosforylacja (przyłączanie obdarzonej ujemnym ładunkiem elektrycznym grupy fosforanowej), wpływają istotnie na możliwości tworzenia struktur wyższych rzędów w środowisku błon lipidowych.

Okazało się, że białka LHCII izolowane z liści szpinaku adoptowanych do ciemności, w połączeniu z lipidami tworzą struktury wielowarstwowe przypominające stosy. W aparacie fotosyntetycznym roślin takie właśnie struktury, zwane granami, określane są jako sprzyjające efektywnemu pochłanianiu energii świetlnej. Z drugiej jednak strony, tworzenie takich struktur nie było obserwowane w przypadku preparatów LHCII izolowanych z liści szpinaku poddanych silnemu oświetleniu. Okazało się jednakże, iż w tym przypadku białka posiadały bardzo silną tendencję do tworzenia struktur zasocjowanych w płaszczyźnie jednej warstwy lipidowo-białkowej. Ponadto, badacze z Lublina wykazali, że powstałe w ten sposób struktury posiadają zdolność bardzo wydajnego rozpraszania w postaci ciepła, pochłanianej energii promieniowania świetlnego.

Wyniki badań lubelskich naukowców mogą mieć wpływ na zwiększenie plonów. Bowiem pełne poznanie mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za gospodarkę energią w aparacie fotosyntetycznym roślin otworzy nowe możliwości sterowania fotosyntezą w zależności od jakości oraz intensywności promieniowania (np. oświetlenie naturalne vs. oświetlenie sztuczne).
źródło: www.umcs.lublin.pl

Ocena (5.0) Oceń:

Pasaż zakupowyprzejdź do pasażu pasaż

Ogłoszenia - ekologia.pl
Pasaż zakupowy