Människor undviker solbränna genom att applicera solskyddsmedel. Men hur undviker växter att bränna sig?

Forskare har en allt mer sofistikerad förståelse för mekanismer som säkerställer effektiv fotosyntes under laboratoriekontrollerade ljusförhållanden. Men mindre är känt om regleringen av fotosyntes när växter upplever snabba och extrema förändringar i solljus, som potentiellt kan orsaka skadliga effekter på fotosyntetisk effektivitet och produktivitet.

Rob sist, Michigan State University Barnett Rosenberg professor, och postdoktor Jun Liu, arbetar för att bättre förstå dessa mekanismer. Resultaten av deras forskning publicerades denna månad i Proceedings of the National Academy of Sciences .

MSU-forskarna har upptäckt den avgörande roll som MPH2 spelar, ett protein i lumen av kloroplasttylakoidmembranet som krävs för reparation av fotosystem II, eller PSII, när den skadas av överskott av ljusenergi. De fann att förlusten av MPH2 i den blommande växten Arabidopsis thaliana orsakar PSII-reparationsbrist under växlande ljus.

"Fotosyntes har en balansgång. Energi från solljus är avgörande för omvandling av koldioxid och vatten till biomassa och kemisk energi. För mycket energi från solen förstör PSIIs förmåga att fungera, och dessa skadade reaktionscentra måste repareras för att de ska kunna återgå till fotosyntesverksamheten, sa sist, som är en del av avdelningarna för växtbiologi och biokemi och molekylärbiologi vid College of Natural Science.

De har också upptäckt att mutanter i detta protein – och många andra tidigare beskrivna PSII-reparationsmutanter – lider när de odlas under dynamiskt föränderliga ljusförhållanden.

"Detta är i motsats till mutanter som är defekta i att förhindra skador, som inte verkar lida under dynamiska ljusförhållanden, " Senast sagt. "Denna skillnad mellan reparations- och skyddsmekanismer har potentiell betydelse för att designa "fjädrande" växter som är produktiva under stressiga och dynamiska förhållanden."

Mängden sol som skiner på växter varierar enormt på tidsskalor från sekunder till årstider, sa Liu.

"Jag tycker att det är fascinerande att denna molekylära mekanism tillåter fotosyntetiska organismer att frodas trots dessa enorma förändringar, " han sa.

Dessa fynd kan ge insikter i utvecklingen av fotosyntes, tillade Liu.

"Att förstå rollen för MPH2 och andra PSII-reparationsproteiner kan leda till förädling och genteknik av grödor som kan uthärda hårda klimat och dynamiska miljöer för att på ett hållbart sätt möta de ökande kraven på mat, bränsle och fiber i denna tid av förändrat klimat och snabb befolkningstillväxt, " han sa.