En illustration av den differentiella effekten av förhöjd koldioxid på växternas tillväxt. Kredit:Konstverk skapat av Hatem Rouached med hjälp av befunky.com.
Medan ökade koldioxidnivåer i atmosfären uppmuntrar växttillväxt, minskar de också växternas näringsvärde, vilket kan ha en större inverkan på näring och livsmedelssäkerhet över hela världen. Forskare vid Michigan State University upptäckte ett nytt sätt att växter anpassar sig till det förändrade klimatet – information som kan användas för att hjälpa växter att växa sig starka samtidigt som de behåller sitt näringsvärde.
Fosfor används som gödningsmedel och är avgörande för växternas tillväxt, men den globala reserven av fosfor är begränsad.
"Vi kan inte syntetisera [fosfor] som vi kan kvävegödsel", säger Hatem Rouached, biträdande professor vid College of Agriculture and Natural Resources. "Vi måste utveckla en bättre förståelse för hur växter reglerar fosfor för att överleva."
Rouached och hans team observerade när växter exponerades för förhöjda nivåer av koldioxid, minskade fosfornivåerna i växternas skott och blad.
"Vi ville veta varför växterna inte tog upp mer fosfor," sa Rouached. "Och för att se om minskningen av fosfornivåer är en defekt eller adaptiv reaktion, och om det fanns ett sätt att ändra det för att säkerställa att växterna växer och ger näringsrik mat också."
Rouached och hans team grävde djupt på subcellulär nivå och fann att växterna undvek att överbelasta sina kloroplaster med fosfor som ett adaptivt svar på ökade koldioxidnivåer. Kloroplaster är där fotosyntesen äger rum, där klorofyll i närvaro av solljus producerar mat för en växt att växa. Fosfor är också en viktig del av fotosyntesen och skapar energi för celler.
"Vad som var riktigt viktigt i vår upptäckt är att när vi försöker tvinga växten att lägga mycket fosfor i kloroplasten, så misslyckades växten med att växa," sa Rouached. "Vi upptäckte att ökningen av fytinsyranivåerna måste kontrolleras noggrant i växterna för att växterna ska kunna växa under förhöjd koldioxid."
Forskarna fann att växterna inte växer efter att fytinsyranivåerna passerat en viss tröskel.
"Det här dokumentet är det första som visar att det finns ett akut behov av diskussion om hur vi kan skydda växternas undernäring mot ökningen av koldioxid över hela världen", sa Rouached.
Forskningen publicerades den 7 september i Current Biology . + Utforska vidare
