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

Detectarea COVID-19 cu un autocolant pe piele

Inginerii Universității din Missouri promovează piața comercială a bioelectronicii îmbrăcate prin dezvoltarea unui plan de producție la scară largă pentru un dispozitiv personalizabil capabil...

Instrument gratuit de bioinformatică pentru a repeta repetițiile simple ale genotipului digital

SSRgenotyper este un instrument de bioinformatică nou dezvoltat, care permite cercetătorilor să genotipeze digital populațiile în serie folosind repetări de secvențe simple (SSR), o...

Vorbind numai atunci când Kavid-19 infectat se poate răspândi – chiar și în timp ce purtați o mască

Modelele de flux de aer din jurul lor conversează în situații normale, cum ar fi saloane de coafură, camere de examinare medicală și pentru...

Noul material avansat pentru bateriile durabile, de înaltă tensiune

O echipă de cercetători a proiectat și a produs un nou conductor de ioni de sodiu pentru bateriile cu ioni de sodiu în stare...

De la debutul pandemiei COVID, au fost publicate peste 87.000 de articole științifice despre Coronavirus

Oamenii de știință din întreaga lume au publicat peste 87.000 de articole despre coronavirus de la înființarea sa COVID-19 pandemie și octombrie 2020, arată...

Newsletter

Subscribe to stay updated.