防晒机制帮助植物生存
正如人会被晒伤一样,植物也会遭受过多的阳光照射。为了保持健康,他们使用内部的“防晒机制”。皮耶里克布鲁,博士 于默奥植物科学中心和于默奥大学的一名学生与 Alizée Malnoë 一起工作,一直在研究这种机制的一个特殊组成部分,称为 qH,并发现它具有很强的适应性。
光合生物的神奇之处在于它们可以从阳光中产生能量。植物的细胞中有微小的结构,类似于微型太阳能电池板,它们可以吸收阳光并将其转化为富含能量的化合物,然后植物利用这些化合物来生长和保持健康。
然而,当光线过多时,这些结构可能会超载并损坏。为了防止这种情况发生,植物使用一种机制将多余的阳光转化为热量,使其无害地消散。
“在我们的研究中,我们重点关注qH,它是该机制的组成部分之一。该组成部分的作用并不快。需要数小时才能打开和关闭,并且当植物长期处于过度光胁迫下时,它主要活跃,尤其是当与寒冷和/或干旱等其他环境线索相结合时,”Pierrick Bru 说。
为了更多地了解qH,Pierrick和他的同事使用植物模式生物拟南芥进行了实验。他们通过拆除一块或多块微型太阳能电池板对工厂进行了改造,发现该工厂有一个备用系统:如果一块电池板丢失,其他电池板可以弥补。然而,当不存在名为 Lhcb6 的特定小面板时,qH 无法正常工作,并且很少有多余的阳光转化为热量。
研究人员还研究了控制 qH 机制的其他参与者。他们发现其中两个参与者参与构建或修复光系统 II——发生光合作用的两个功能单元之一。如果发现的两个演员中的任何一个不能正常工作,光系统 II 就无法正常工作。这种缺陷也给植物使用 qH 防晒机制的能力带来了问题。
Pierrick Bru 和他的同事将继续研究光系统 II 的缺陷究竟如何影响 qH 保护机制。这一理解将为研究作物中的光保护 qH 是否受到类似的调控打开大门。
“气候变化引起的更加极端的天气条件已经使农作物受到影响。这将影响我们为不断增加的人口种植健康农作物和优质食品的能力。了解 qH 的工作原理以及植物如何应对环境压力将有助于找到方法提高植物对过度阳光的抵抗力,改善植物生长并提高农业生产力,”Pierrick Bru 说。
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