• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Biologi
    Hemligheter av suckulenter vattenmässigt sätt avslöjade

    Kalanchoë fedtschenkoi. Kredit:Dr James Hartwell

    Växtforskare vid University of Liverpool har avslöjat nya insikter om de mekanismer som gör att vissa växter kan spara vatten och tolerera torka.

    Forskningen, som publiceras i Växtcellen , skulle kunna användas för att producera nya grödor som kan frodas i tidigare ogästvänliga, varma och torra områden över hela världen.

    Torktåliga växter, som kaktusar, agave och suckulenter, använda sig av en förbättrad form av fotosyntes som kallas krassulaceansyrametabolism, eller CAM, för att minimera vattenförlusten.

    Fotosyntes innebär att koldioxid tas från atmosfären för att omvandlas till socker med hjälp av solljus. Till skillnad från andra växter, CAM-anläggningar kan ta upp CO2 under den kallare natten, vilket minskar vattenförlusten, och lagra infångad CO2 som äppelsyra inuti cellen, tillåter användning för fotosyntes utan vattenförlust under nästa dag.

    CAM-fotosyntesen regleras av växtens inre dygnsklocka, vilket gör att växter kan differentiera och föregripa dag och natt och anpassa sin ämnesomsättning därefter. Dock, relativt lite är känt om de exakta molekylära processerna som ligger till grund för den optimala tidpunkten för att CO2 lagras och frigörs på detta unika sätt.

    Ett team av forskare vid universitetets Institute of Integrative Biology tittade på ett enzym av intresse som heter PPCK som är involverat i att kontrollera omvandlingen av CO2 till dess över natten lagrade form (äppelsyra; fruktsyran som gör att äpplen smakar skarpt) och tillbaka igen. De ville veta om PPCK är en nödvändig komponent för att konstruera CAM-fotosyntes och testade detta genom att stänga av PPCK-genen i den saftiga CAM-växten Kalanchoë fedtschenkoi.

    De fann att, för att CAM ska fungera korrekt, cellerna måste slå på PPCK varje natt driven av deras interna dygnsklocka. När de hindrade Kalanchoë från att göra PPCK på natten, växterna kunde bara fånga upp en tredjedel av den CO2 som fångas upp av de normala växterna.

    Dessutom, de fann att växterna som inte kunde göra PPCK varje natt hade förändringar i sin dygnsklocka, ett överraskande fynd som tyder på att metaboliter associerade med CAM kommunicerar information om tid på dagen till växtens centrala tidtagare.

    Dr James Hartwell kommenterade:"Torkan är en nyckelorsak till globala skördeförluster, så att förstå mekanismerna som vissa ökenanpassade växter har utvecklats för att överleva vattenstress är avgörande för att skapa förbättrad torktolerans hos grödor.

    "Vårt arbete visar att pågående ansträngningar för att konstruera CAM-fotosyntes i andra växter kommer att behöva inkludera PPCK. Den oväntade komplexiteten vi avslöjade i förhållandet mellan PPCK, CAM och dygnsklockan belyser också behovet av fortsatt forskning om CAM-processer innan vi fullt ut kan förstå och utnyttja deras sätt."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com