Новые знания о важнейшей биохимической реакции нашей Земли: шаг к увеличению поглощения CO2 растениями


Представьте себе возможность выращивать растения, способные поглощать еще больше CO.2 из атмосферы Земли и тем самым помочь решить мировые климатические проблемы. Люди выбрали, вывели и оптимизировали растения, чтобы увеличить производство продуктов питания и обеспечить наше в течение тысяч лет.

Но самая важная и фундаментальная функция жизни на Земле – фотосинтез – не имела отношения к селекции или разведению растений до сих пор, в эпоху, когда выбросы парниковых газов в результате деятельности человека угрожают нашей планете. Имея под рукой новые технологии, ученые всего мира сейчас работают над пониманием внутренних процессов растений, которые управляют фотосинтезом.

В новом исследовании, опубликованном в научном журнале PNASисследователи из Департамента наук о растениях и окружающей среде Копенгагенского университета только что обнаружили, что группа белков в клетках листьев растений, называемая CURT1, играет гораздо более важную роль в фотосинтезе, чем считалось ранее.

«Мы обнаружили, что белки CURT1 контролируют развитие зеленых листьев растения уже на стадии семян. Таким образом, белки имеют большое влияние на то, насколько эффективно происходит фотосинтез», – объясняет доцент Матиас Прибил, ведущий автор исследования.


Белки, запускающие фотосинтез

Ранее считалось, что белки CURT1 играют более скромную роль и присутствуют только в полностью развитых листьях. Но используя самые современные методы обработки изображений (фотография и компьютерное оборудование), исследователи увеличили в 30 000 раз рост ряда экспериментальных растений кресс-салата (Arabidopsis). Это позволило им изучить растения на молекулярном уровне. Исследователи смогли увидеть, что белки CURT1 присутствовали с самых ранних этапов жизни их растений.

«Выход из почвы – критический момент для растения, так как оно поражено солнечным светом и ему необходимо быстро получить фотосинтез, чтобы выжить. Здесь мы видим, что белки CURT1 координируют процессы, которые приводят в движение фотосинтез и позволяют растению выжить, то, чего мы раньше не знали », – объясняет Матиас Прибил.

Фотосинтез происходит в хлоропластах, эллиптических телах длиной 0,005 мм в клетках растений, которые являются своего рода органом внутри клеток листа растения. Внутри каждого хлоропласта мембрана несет в себе белки и другие функции, которые делают возможным фотосинтез.

«Белки CURT1 контролируют форму этой мембраны, облегчая перемещение других белков в растительной клетке и выполнение важных задач, связанных с фотосинтезом, в зависимости от того, как изменяется окружающая среда вокруг растения. Это может быть связано с восстановлением белковых комплексов, собирающих свет, когда солнечный свет интенсивный или усиливает способность хлоропластов собирать световую энергию при слабом солнечном свете », – объясняет Прибыл.