Güneş ışığı bitkilere zarar verebilir mi? Güneşli havalarda% 30 ışık enerjisi yeterlidir
Herkes fotosentezin değerinin sadece ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesinde yansıtılmadığını, aynı zamanda bitkilerin hayatta kalmasını sağlamak için önemli bir araç olduğunu bilir. Ancak herkes her şeyin tersine döndüğünü bilmiyor, Bitki aşırı ışık alırsa fazla enerji bitki dokusuna ciddi zarar verebilir.
bu nedenle Aşırı ışığa direnmek için bitkiler, fazla ışık enerjisini dağıtmak için fotokoruma adı verilen bir savunma mekanizması üretirler. Yakın zamanda, Massachusetts Institute of Technology (MIT) ve İtalya'daki Verona Üniversitesi'nden (Verona Üniversitesi) araştırmacılar, bu mekanizmadaki belirli proteinlerin koruma çalışmasını nasıl gerçekleştirdiğini keşfettiler ve sonuçları "Doğa-Kimya" da yayınladılar. "(Doğa Kimyası) dergisi.
Kloroplast zarına gömülü özel bir proteinin ışıktaki değişikliklere göre durumunu değiştirebileceğini buldular. Algler aşırı ışık aldığında, aşırı enerjinin hücre hasarına neden olmasını önlemek için fazla ışık enerjisini ısı şeklinde dağıtacaktır. Bu protein, ışıktaki değişikliklere saniyeler içinde yanıt verebilir (bir bulutun arkasından çıkan güneş gibi).
" Bu ışık koruma mekanizmasına doğadaki dengesiz güneş ışığı neden olur. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Kimya Bölümü'nden bir yardımcı doçent, dedi. Bu araştırmanın müdürü Gabriela Schlau-Cohen, dedi.
Şekil Gabriela Schlau-Cohen, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Kimya Bölümü'nde yardımcı doçent
diyor, Bu protein hakkında daha derinlemesine araştırma yapmak çok faydalıdır, bilim adamlarının bitki fotosentez işlevinin düzenlenmesini anlamalarına yardımcı olacaktır. Böylelikle mahsullerin ve yosun bitkilerinin biyokütle üretimini artırarak daha fazla biyoyakıt elde etmemiz mümkündür.
Çok fazla ışık işleri kapatır
Bitkiler fotosentez yaptığında bunlara Hafif hasat bileşiği Protein, ışık enerjisini yakalamak için klorofil gibi pigmentlerin yardımıyla fotonları emer. Bu fotonlar, şeker molekülleri üretmek için bir dizi reaksiyon başlatarak bitkilerin enerji depolamasını sağlar.
Çoğu bitki ihtiyaç duyduklarından çok daha fazla ışığı emer. Güneşli koşullarda ışık enerjisinin sadece% 30'u şekere dönüşür ve kalan enerji ısı şeklinde açığa çıkar.
Schlau-Cohen, Güneşli koşullarda, bitkilerde vücudun hiç kullanmadığı çok fazla enerji var dedi. Bu enerji bitkide kalmaya devam ederse bitkiye zarar veren serbest radikal adı verilen zararlı moleküller üretecektir. Hücrelerdeki proteinlerin ve diğer moleküllerin.
Birkaç yıl önce yapılan bir araştırma şunu buldu: LHCSR1 adı verilen yosun içerisindeki bir protein, kısa bir süre için (birkaç saniye ila dakikalar arasında) ışık korumayı etkinleştirebilir. Bu protein, kloroplast zarına gömülüdür ve klorofil ve karotenoidlerle (başka bir ışık emici pigment) etkileşime girer. Bununla birlikte, bu ışıktan koruyucu etki mekanizmasının çalışma prensibi şu ana kadar tam olarak çalışılmamıştır.
Şekil Yosun bitkilerinde LHCSR1 proteini
Araştırmada, Schlau-Cohen ve meslektaşları, alg bitkilerindeki LHCSR1 proteininin farklı ışık koşullarına nasıl tepki verdiğini belirlemek için ayrı proteinleri analiz edebilen gelişmiş bir mikroskop kullandılar. Bu proteinin 3 farklı işleve karşılık gelecek şekilde 3 farklı form oluşturabildiğini buldular.
Düşük ışık koşullarında, LHCSR1 proteini fotonları emer ve onları fotosentez reaksiyon mekanizmasına iletir. Güneş ışığı yeterli olduğunda ve enerji emilimi arttığında, LHCSR1 proteini saniyeler içinde başka bir forma dönüşür. Bu dönüşümün meydana gelmesi, fotosentezde suyun ayrışması aşırı hidrojen iyonu ürettiğinde hücrelerin pH değerinin düşmesinden kaynaklanmaktadır.
Dönüşüm gerçekleştiğinde, protein bir ağ yapısında kilitlenir ve daha fazla ışık enerjisini ısıya dönüştürmesine izin verir. Bununla birlikte, bu enerji dönüşümünün spesifik çalışma mekanizması hala bilinmemektedir.
PH ile ilgili başka bir reaksiyon mekanizması da ışık korumayı başlatabilir. PH'daki düşüş, hücrede karotenoidlerin moleküler yapısını değiştirebilen bir enzimi aktive edecektir. Karotenoidler ve LHCSR1 proteininin etkileşimi, bu proteinin foto-koruma sırasında şeklini korumasına ve daha meyilli olmasına neden olur.
Schlau-Cohen, "Bu iki gösterge, organizmadaki reaksiyon mekanizması tarafından kontrol edilir. PH'daki değişiklik kısa vadeli bir tepkidir ve karotenoidlerin moleküler formdaki değişimi uzun vadeli bir tepkidir" dedi.
Işığı ve efekti teşvik edin
Schlau-Cohen, yeşil bitkilerin genellikle güneş ışığının uyarılmasıyla hızlı bir şekilde ışık korumaya başladığını, ancak bu etkinin çok yavaş durduğunu söyledi. Bu mekanizma bitkilerin hayatta kalmasına yardımcı olabilir, ancak aynı zamanda maksimum miktarda biyokütle üretmemelerine de neden olur. Geçen yıl Kasım ayında Science dergisinde yayınlanan bir araştırma şunu gösterdi: Bitkilerin ışık korumasını durdurmak için hızlandırılması, doğal büyüme ortamlarında biyokütle üretimlerini% 15 artırabilir.
İtalya, Verona Üniversitesi'ndeki Schlau-Cohen'in meslektaşları, son zamanlarda LHCSR1 proteininin varyantlarını yapıyorlardı. Araştırmacılar, bu protein varyantlarının bitki biyokütlesinin verimini artırıp artıramayacağını test ederken aynı zamanda bitkilere fotokoruyucu işlevler de sağlamayı planlıyorlar.
"Fotokoruma bitkilerin sağlığı için hayati önem taşıyor, bu nedenle ışıktan korunma kaldırılırsa, bitkilerin normal büyümesi etkilenecektir." Schlau-Cohen dedi. "İstediğimiz sonuçları elde etmek için çeşitli faktörleri daha etkin bir şekilde kontrol etmek amacıyla, ışık korumadaki çeşitli öğeler ile ışık korumanın işlevsel mekanizması arasındaki nedensel ilişkiyi inceleyebiliriz."
