植物叶绿体在它们去之前醒来

本周在谢菲尔德大学的自然植物研究中发表的新研究解释了当植物从黑暗过渡到白昼时植物如何从光保护转向光合作用。

在光合作用过程中，植物叶绿体将光转化为化学能并利用它从二氧化碳中提取糖。自二十世纪早期就已经知道，当植物首次从黑暗中“唤醒”时，CO2转化的激活最初落后于光驱动的化学能产生。未开发的过剩能量会破坏植物精细的光合机械，因此它们已经进化出一种保护“自身”的方式，直到它们的二氧化碳代谢开始。到目前为止，尚不清楚植物何时首先从这种光保护模式转变'醒来'，此后有效的光合作用。

由Matt Johnson博士领导的分子生物学和生物技术系的新研究使用结构照明和原子力显微镜来模拟植物叶绿体从黑暗过渡到光的形态变化。使用计算机建模和电子传递测量，他们可以分别显示暗和光结构如何有利于光保护和有效的光合作用。

约翰逊博士解释说“多年来人们一直认为叶绿体结构是相当不变的，但我们的研究表明，它们在几分钟的时间内是动态的，这些变化使植物能够控制光保护和光合作用途径之间的电子流动。醒来”

“我们的成像显示，在叶绿体堆积的光合膜的黑暗一半中，它们与另一半的相互作用严格限制了它们之间的相互作用，这个分区创造了一个关键电子载体的独立池，确保光保护通路可以被激活。但是，由于部分系统不在光合作用下运行，因此需要付出代价。因此，一旦CO2的转化唤醒，植物就会转变为薄膜堆积减少的轻状态，确保完整的电子载体池有效地用于光合作用。

“植物在光合作用和光保护之间转换的效率已经被证明可以提高作物产量。因此，这项工作带来的额外理解可以为我们如何种植更多的食物以养活不断增长的种群并从植物中生产更多的生物燃料提供进一步的线索。和藻类，以满足未来的能源需求“

谢菲尔德大学格兰瑟姆可持续未来中心的首席研究顾问Peter Horton FRS教授赞扬了这项工作“这项卓越的发现汇集了光合作用中几个先前未相关的现象，并将它们合并为一个连贯的模型。特别适合这项工作应该在谢菲尔德进行，因为它不仅建立在我自己在20世纪80年代进行的一些研究的基础上，而且还基于对大卫教授从黑暗过渡到植物时发生的代谢变化的开创性见解Walker FRS就在四十年前。“