loader
Срочные новости раздела
Защитником растений от перегрева оказался красный пигмент каротен

Защитником растений от перегрева оказался красный пигмент каротен

Молекулярные биологи впервые проследили за тем, как растения защищают свой хлорофилл от перегрева и разрушения. Для этого они используют каротены – пигментные молекулы красного цвета, которые рассеивают излишки солнечной энергии в виде тепла.

© Shutterstock/FOTODOM

«Растения могут быстро реагировать на изменения интенсивности света Солнца и избавляться от излишков энергии. Ученые десятилетиями спорили о том, как они делают. Мы впервые проследили за тем, как хлорофилл передает эту энергию в молекулы каротенов, которые встроены в светособирающий белковый комплекс растений», – рассказала Габриела Шлау-Коэн, доцент MIT и один из авторов исследования.

Почти у всех растений и цианобактерий есть уникальным набором ферментов и различных транспортных молекул, который позволяет им захватывать фотоны солнечного света и использовать их энергию для сборки молекул питательных веществ. Этот процесс очень эффективен с химической точки зрения, однако при этом растения используют лишь небольшую часть энергии солнца в рамках фотосинтеза.

Это происходит в том числе потому, что в клетки растений и микробов встроены специальные системы, которые ограничивают количество поглощаемого света. Когда представители флоры ощущают, что свет Солнца чрезмерно ярок, их листья и клетки начинают рассеивать свет, превращая его в тепло. Это защищает их от ожогов и чрезмерно сильного испарения воды.

Ученые давно пытаются «взломать» эту систему, настроив ее таким образом, чтобы растения могли поглощать больше света, если у них нет недостатка в воде. Подобный шаг значительно повысил бы урожайность многих сельскохозяйственных культур, а обратная операция позволила бы адаптировать многие влаголюбивые виды растений для жизни в полупустынном климате.

Наблюдая за тем, как менялось энергетическое состояние фотосистемы II – набора белков, которые захватывают частицы света и используют их энергию для расщепления молекул воды, молекулярные биологи из MIT раскрыли ключевой механизм работы этой системы. Для этого ученые использовали сверхбыстрый лазерно-электронный микроскоп, который может отслеживать, как меняется состояние компонентов фотосистемы II при взаимодействии с частицами света.

По словам Шлау-Коэн, биологи давно подозревали, что излишки энергии рассеивают молекулы красного пигмента бета-каротена, которых много в фотосинтезирующих клетках растений. Доказать это ученые не могли, так как раньшеинструменты не позволяли наблюдать за столь быстрыми реакциями в «чистом» виде, а другие подходы отслеживания реакций между хлорофиллом, белками и каротенами давали неоднозначные результаты.

Ученые из MIT доказали, что это действительно так происходит, упаковав одиночную фотосистему II внутрь специальной плоской мембраны. Благодаря ей ученые смогли проследить за взаимодействиями ее молекул со светом при помощи набора из сверхбыстрых лазеров, которые вырабатывали вспышки света длиной в миллионные доли наносекунды. Более того, эти наблюдения показали, что излишки энергии поступают в молекулы каротенов двумя разными путями, точное предназначение которых еще предстоит раскрыть.

Это открытие, как отмечает Шлау-Коэн, дает зеленый свет для изучения механизмов, которые помогают клеткам растений «чувствовать» избыток света и начать рассеивать лишнюю энергию в виде тепла. Ответ на этот вопрос в свою очередь позволит ученым и агрономам очень гибко управлять эффективностью фотосинтеза и урожайностью растений.

Статья опубликована в журнале Nature Communications, кратко об этом пишет пресс-служба Массачусетского технологического института (MIT). Источник: ИТАР-ТАСС

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Используя микроскопически точные технологии 3D-печати и звуковые волны в качестве пинцета, ученые из Стэнфордского университета (США) и Венского технического университета (TU Wien, Австрия) создали
подробнее...

Обнаруженная на юге Англии окаменелость зафиксировала палеобиологическое событие, которое произошло порядка 200 миллионов лет назад, и стала уникальной иллюстрацией того, как безрассудно и жестоко
подробнее...

Многобугорчатые, или мультитуберкуляты, – это отряд вымерших растительноядных млекопитающих, которые появились в середине юрского периода и на 25 миллионов лет пережили динозавров. Они были довольно
подробнее...

На территории Канады и США были замечены особи азиатского вида шершней Vespa mandarinia, самого крупного среди всех шершней. Если такой шершень жалит человека, тот испытывает сильную боль, но особенно
подробнее...

Сотрудники лаборатории макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ на основе ранее опубликованных данных и собственных исследований дали оценку видовому разнообразию пресноводных моллюсков
подробнее...

Группа астрономов из Европейской южной обсерватории (ESO) и других институтов открыла черную дыру всего в тысяче световых лет от Земли. Эта черная дыра ближе к Солнечной системе, чем все остальные,
подробнее...

Ученые из Полевого музея Чикаго (США) изучили окаменелости раннего ихтиозавра Cartorhynchus lenticarpus и выяснили, что у этого морского ящера глубоко в челюсти были круглые зубы. Этими зубами морская
подробнее...

Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета расшифровали геном Intoshia variabili — самого маленького представителя паразитов из группы ортонектид. Оказалось, на данный момент его
подробнее...

Международная команда ученых изучила снимки поверхности астероида Рюгу, сделанные японским зондом Hayabusa-2, и выяснила, что это небесное тело столкнулось с периодом сильного солнечного нагрева.
подробнее...

РИА Новости. Американские и британские ученые составили интерактивную карту мира, на которую нанесли максимальные для каждого региона комбинации температур и влажности — показатель, который лучше
подробнее...

Ученые из Сиднейского университета  выявили ген, обеспечивающий капским медоносным пчелам способность размножаться без оплодотворения.
подробнее...

В последние годы ученые обнаруживают все больше гигантских вирусов, которые по своим размерам превышают более 300 нанометров, обладают геномом длиннее 200 тысяч пар оснований, вирионами свыше 0,2
подробнее...

Ученые исследуют устройство шестиугольника Сатурна — удивительной волновой структуры, которая окружает полярную область планеты и имеет четкую геометрическую форму, —  пишет eurekalert.org.
подробнее...

Серия экспериментов на черепах азиатских крокодилов гавиалов показала, что все существующие представления о типично «женских» и «мужских» чертах анатомии динозавров могут быть ошибочными.
подробнее...

Международная группа исследователей, изучавшая генетическое разнообразие жителей Перу, заявила о том, что им удалось обнаружить самый сильный генетический фактор, оказывающий влияние на рост.
подробнее...

Российские ученые нашли новые свидетельства того, что космические нейтрино высоких энергий появляются вблизи сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на
подробнее...

Российские палеонтологи описали первого найденного в европейской части России гигантского динозавра из группы завропод. Окаменевшие позвонки этого родственника диплодоков ученые нашли в подмосковном
подробнее...

Руководитель лаборатории оптики спина СПбГУ профессор Алексей Кавокин стал первым за всю историю российским ученым, удостоенным премии Quantum Devices Award. Эту награду вручают за новаторский вклад в
подробнее...