Team opdager en mekanisme, planter bruger til at slå fotosyntesen til

Høst af sollys for at skabe energi er en kompleks reaktion, som planter gør naturligt, men er ikke godt forstået.

Et forskerhold ledet af en professor i Washington State University har udviklet et nyt værktøj til at studere, hvordan lipider interagerer med proteiner i planter for at hjælpe med at forstå, hvordan fotosyntese sker.

I avisen, offentliggjort i Journal of Biological Chemistry tidligere i år, forskerne brugte dette nye værktøj til at finde det lipid, der styrer, når et fotosyntetisk protein skifter fra en lysoptager til en energidissipator i planter.

"Der er en masse potentiel fare ved fotosyntese, sagde Helmut Kirchhoff, professor ved WSU's Institute of Biological Chemistry. "Hvis planter optager lysenergi, der ikke bliver brugt rigtigt til deres stofskifte, det kan forgifte planten og dræbe celler. Skiftet af lys-høstende proteiner er afgørende for at beskytte systemet, når der er for meget lys tilgængeligt."

Indtil nu, ingen vidste med sikkerhed, hvordan planter undgik denne toksicitet på solrige dage. Det er et vigtigt videnskabeligt gennembrud.

Rapporten er for nylig valgt af Videnskab magasin som redaktørens valgpapir til marts 2020.

"Jeg var virkelig overrasket over at blive valgt, " sagde Kirchhoff. "Vi var virkelig begejstrede og beærede over at blive valgt i sådan en topjournal."

Kirchhoff skrev papiret sammen med medforfatterne Stefanie Tietz, Ricarda Höhner, og Alice Olson fra WSU og Michelle Leuenberger og Graham R Fleming fra University of California, Berkley.

Hvordan det virker

I avisen, forskerne udviklede en metode til at studere, hvordan lipider, som er molekyler i cellemembraner, der udfører en række funktioner, interagere med proteiner i kloroplaster, den del af grønne planteceller, der fotosyntetiserer lys.

De fandt ud af, at en bestemt type lipid, kaldet et non -lag lipid, ser ud til at styre den omskifter, som lyshøstproteinet laver, når planten har nok lys og skal sprede noget af den energi, der modtages.

"Vi var mistænksomme over, at dette ikke-dobbeltlagslipid havde en rolle i at kontrollere strukturen og funktionen af ​​membranproteiner, "Kirchhoff sagde." Vi vidste, at det skulle have en funktion for at være der, fordi det er det mest rigelige lipid i fotosyntetiske membraner. Vi vidste bare ikke præcis, hvad den rolle ville være."

Fremtidig brug af fund

I et skiftende klima med en stigende menneskelig befolkning, dyrkning af flere fødevarer med færre ressourcer vil være afgørende. Denne nye opdagelse kan en dag føre til en metode til at optimere fotosyntese i afgrøder til specifikke miljøer, så overskydende energi ikke skal spildes, Sagde Kirchhoff.

"Vi er stadig meget tidlige, men vi er spændte på, hvad vi har fundet i dette papir, " sagde han. "Og vi vil fortsætte med at bruge vores nye proces til at studere andre lipid-protein-interaktioner for at se, hvad vi ellers kan lære."