Tunderea fotosintetică permite pomilor de Crăciun să fie verzi iarna

Pin iarna. Credit: Editat de Stefan Jansson și Pushan Bag

Cum pot coniferele, care sunt folosite ca pomi de Crăciun, de exemplu, să-și păstreze acele verzi în iarna boreală atunci când mulți copaci își aruncă frunzele? Știința nu a dat un răspuns bun la această întrebare, dar acum o echipă internațională de oameni de știință, inclusiv cercetători de la Universitatea Umea, au descoperit că un scurtcircuit într-o mașină de fotosinteză permite acelor pinilor să rămână verzi. Studiul a fost publicat în jurnal Relațiile cu natura.

Iarna, energia luminii este absorbită de moleculele de clorofilă verde, dar nu poate fi utilizată într-o mașină de fotosinteză folosind reacții din aval, deoarece temperatura de îngheț oprește majoritatea reacțiilor biochimice. Acest lucru este valabil mai ales la începutul primăverii, când temperaturile pot fi încă foarte scăzute, dar lumina soarelui este deja puternică și excesul de energie luminoasă poate deteriora proteinele mașinilor de fotosinteză. Cercetătorii au arătat că aparatul fotosintetic este conectat cu o metodă specială care permite acelor de pin să rămână verzi tot timpul anului.

În condiții normale, cele două fotosisteme, două unități funcționale în care energia luminii este absorbită și transformată în energie chimică, sunt separate una de cealaltă pentru a preveni scurtcircuitele și pentru a asigura fotosinteza eficientă. Iarna, structura membranei tilacoide, unde se află cele două fotosisteme, este reorganizată, făcând cele două fotosisteme în contact fizic. Cercetătorii au arătat că Photosystem II donează energie direct Photosystem I și că acest mod de scurtcircuit protejează clorofila verde și ace atunci când condițiile se înrăutățesc.

„Am observat câțiva pini crescând în Umea în nordul Suediei timp de trei sezoane”, a spus Pushan Bag, student la doctorat la Universitatea Umea, care a colectat probe pe tot parcursul anului și a efectuat numeroase analize. „Era important să lucrăm acele„ direct ”din exterior pentru a le împiedica să se adapteze la temperaturi ridicate în laborator, de exemplu, cu un microscop electronic când ne-am imaginat structura membranei tiroidiene.”

Toate plantele au supape de siguranță pentru a combate excesul de energie luminoasă care se disipează ca căldură sau lumină fluorescentă. Cu toate acestea, numai coniferele au valve atât de puternice încât pot păstra intacte aparatele fotosintetice în iernile boreale extreme. Echipa de cercetare a combinat biochimia și analiza de luminiscență ultrarapidă, care este o metodă foarte sofisticată care poate rezolva lumina de luminescență chicofilă într-o scară de timp picosecundă. În mod similar, ei ar putea demonstra cum acele de pin se luptă cu excesul de energie luminoasă pentru a-și proteja aparatul fotosintetic sensibil de daune.

„A trebuit să reglăm echipamentul pentru a studia ace de pin la temperaturi scăzute pentru a prinde mecanismul unic”, explică Volha Chukhutsina, o purtătoare de cuvânt a Universității Vrije Universiteit din Amsterdam, care a făcut cea mai mare parte a analizei ultra-rapide a fluorescenței. “Am încercat și ace de molid, dar a fost dificil să le încadrăm bine în echipament.”

Alfred Holzwart, care a dezvoltat măsurătorile de luminiscență de-a lungul timpului, a declarat: „Ace de pin ne-au oferit posibilitatea de a studia acest mecanism de etichetare, cunoscut și sub numele de vărsare – pentru că arată într-adevăr o mare flexibilitate. .

Studiul a fost realizat cu pini, dar cercetătorii au descoperit că mecanismul este probabil similar cu alte specii de conifere, cum ar fi pomii de Crăciun obișnuiți, cum ar fi molidul și bradul – deoarece aparatul lor fotosintetic este similar.

„Această minunată adaptare nu este doar distractivă în timpul Crăciunului, ci este de fapt foarte importantă pentru omenire”, a spus Stephen Jansson, profesor la Universitatea din Umea. „Copacii de conifere nu au supraviețuit în condiții climatice dure. Este posibil ca zone întinse din emisfera nordică să nu fi fost colonizate deoarece coniferele au furnizat lemne de foc, adăpost și alte necesități. parte a economiei. ”

Informații: „Transferul direct de energie din fotosistemul II în fotosistemul I asigură stabilitatea iernii în pinul scoțian” Pushan Bag, Volkha Chukhutsina, Zishan Zhang, Suman Paul, Alexander G. Ivanov, Tatiana Shutova, Roberta Kroce, Alfred R. Holzwart și Stefan Jansson, 15 decembrie 2020, Relațiile cu natura.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20137-9

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.