For meget sol er ikke godt for mennesker eller planter

Folk undgår solskoldning ved at påføre solcreme. Men hvordan undgår planter at blive brændt?

Forskere har en stadig mere sofistikeret forståelse af mekanismer, der sikrer effektiv fotosyntese under laboratoriekontrollerede lysforhold. Men mindre er kendt om reguleringen af ​​fotosyntese, når planter oplever hurtige og ekstreme ændringer i sollys, som potentielt kan forårsage skadelige effekter på fotosynteseeffektivitet og produktivitet.

Rob sidste, Michigan State University Barnett Rosenberg professor, og postdoc-forsker Jun Liu, arbejder på at forstå disse mekanismer bedre. Resultaterne af deres forskning blev offentliggjort i denne måned i Proceedings of the National Academy of Sciences .

MSU-forskerne har opdaget den kritiske rolle, som MPH2 spiller, et protein i lumen af ​​chloroplast-thylakoidmembranen, der kræves til reparation af fotosystem II, eller PSII, når beskadiget af overskydende lysenergi. De fandt ud af, at tabet af MPH2 i den blomstrende plante Arabidopsis thaliana forårsager PSII-reparationsmangel under skiftende lys.

"Fotosyntese har en balancegang. Energi fra sollys er afgørende for omdannelse af kuldioxid og vand til biomasse og kemisk energi. For meget energi fra solen ødelægger PSII's evne til at fungere, og disse beskadigede reaktionscentre skal repareres for at give dem mulighed for at vende tilbage til fotosyntesevirksomheden, " sagde sidst, som er en del af afdelingerne for plantebiologi og biokemi og molekylærbiologi i College of Natural Science.

De har også opdaget, at mutanter i dette protein - og mange andre tidligere beskrevne PSII-reparationsmutanter - lider, når de dyrkes under dynamisk skiftende lysforhold.

"Dette er i modsætning til mutanter, der er defekte i at forhindre skade, som ikke synes at lide under dynamiske lysforhold, " Sidst sagt. "Denne forskel mellem reparations- og beskyttelsesmekanismer har potentiel betydning for at designe 'resiliante' afgrødeplanter, der er produktive under stressende og dynamiske forhold."

Mængden af ​​sol, der skinner på planter, svinger enormt på tidsskalaer fra sekunder til årstider, sagde Liu.

"Jeg finder det fascinerende, at denne molekylære mekanisme tillader fotosyntetiske organismer at trives på trods af disse enorme ændringer, " han sagde.

Disse resultater kan give indsigt i udviklingen af ​​fotosyntese, tilføjede Liu.

"Forståelse af rollen af ​​MPH2 og andre PSII reparationsproteiner kan føre til avl og genteknologi af afgrøder, der kan tåle barske klimaer og dynamiske miljøer for bæredygtigt at imødekomme de stigende krav til fødevarer, brændstof og fiber i denne tid med skiftende klima og hurtig befolkningstilvækst, " han sagde.