Planternes hemmelige liv afsløret:Opdagelsen har konsekvenser for fødevareproduktion og kulstoflagring

En opdagelse fra WA plantebiokemikere kan få store konsekvenser for, hvordan vi bruger planter til mad og lagrer kulstof i fremtiden.

Hvis du vender tankerne tilbage til gymnasiets biologi, husker du måske fotosyntesen. Det er hvordan planter omdanner kuldioxid, vand og sollys til sukker og energi. Det er dog ikke alle af os, der kender processen med planterespiration.

I et nyligt offentliggjort forskningspapir har et team af forskere fra UWA School of Molecular Sciences afsløret en hidtil ukendt proces, der bestemmer, hvor meget kuldioxid planter frigiver til atmosfæren.

"Planteånding minder i princippet ret meget om, hvordan vores egne mitokondrier bruger et substrat, der har et højt energiindhold, til at skabe energi, som cellen kan bruge," siger Xuyen Le, Ph.D. kandidat ved UWA.

"Forskellen er, at de har brug for det sukker, de laver fra fotosyntese om dagen, så de kan brænde det om natten."

Forbrænding af disse sukkerarter til energi producerer kuldioxid. Overskydende sukker, der ikke er blevet brugt til energi, lagres i anlægget som biomasse.

Den kemiske respirationsproces er kompleks. Som et resultat fokuserede holdet af forskere deres undersøgelse på et vigtigt molekyle - pyruvat.

Fra små ting vokser store ting

Navnet "pyruvat" kommer fra det græske ord for ild. Molekylet kaldes så, fordi det brændes (teknisk, oxideret) for at producere energi til planter.

Molekylet er fremstillet af fedt, proteiner og kulhydrater. Hver kilde frigiver kuldioxid, når den bruges til at drive respiration. Men pyruvat fremstillet af kulhydrater frigiver 20-30 % mere kuldioxid end pyruvat fremstillet af fedtstoffer eller proteiner.

Og som det viser sig, kan planter vælge, hvilken pyruvatkilde de bruger.

"På en eller anden måde kan de vælge, hvilken de vil bruge og foretrække [kulhydratkilden] pyruvat til respiration," siger Xuyen.

Det betyder desværre, at planterne vælger at frigive mere kuldioxid.

"Det, vi virkelig ønsker, er planter, der laver den mængde energi, de har brug for ... men at gøre det for den mindste mængde kulstof, der frigives," siger professor Harvey Millar, en verdensleder inden for plantevidenskab, som også arbejdede med UWA-forskningen.

Den mindste kulstofvej

Den måde, planter producerer energi på, er ineffektiv, og de producerer ofte mere energi, end de har brug for.

"Nogle af dem bruger virkelig meget energi, og det er lidt uklart, hvorfor det skulle være nødvendigt at gøre det på den måde," siger Harvey.

Og derfor har holdet foreslået en ny proces til at bremse respirationsprocessen i planter og reducere deres frigivelse af kuldioxid.

"Vi fandt ud af, at der er tre veje til at give mitokondrierne pyruvat til at udføre respiration," siger Xuyen. "Når den ene blev blokeret, er de to andre aktive, og de øger deres kapacitet, så de kan opfylde cellens behov."

Ved at blokere pyruvat-veje håber de at prioritere energikilder i planter, der begrænser frigivelsen af ​​kuldioxid.

Ved at begrænse unødvendig energiproduktion sigter de mod at omdirigere kulstoffet til biomasse i stedet for kuldioxid. Dette kan være en stor sag for, hvordan vi bruger planter som fødevarekilder og kulstoflagre i fremtiden.

Er fremtiden plantebaseret?

Selvom det stadig er tidlige dage, kan de potentielle anvendelser af denne opdagelse være betydelige.

Afgrøder kunne vokse sig større og være mere kalorierige. Revegetationsprojekter kunne fremskyndes. Træ kunne dyrkes hurtigere, og planter kunne lagre kuldioxid i en meget hurtigere hastighed.

"Vi bruger landbrug til at lave mad, og det er virkelig værdifuldt, men det er også ... hvordan vi beskytter vores atmosfæres sundhed," siger Harvey.

Holdet håber, at denne nye forståelse af plantebiologi kan være en del af en global global indsats for at bekæmpe klimaændringer og hjælpe med fødevaresikkerhed. + Udforsk yderligere

De hemmelige kulstofbeslutninger, som fabrikker træffer om vores fremtid

Denne artikel dukkede først op på Particle, et videnskabsnyhedswebsted baseret på Scitech, Perth, Australien. Læs den originale artikel.