En upptäckt av WA:s växtbiokemister kan få stora konsekvenser för hur vi använder växter för mat och lagrar kol i framtiden.

Om du återvänder till gymnasiets biologi kanske du kommer ihåg fotosyntesen. Det är hur växter förvandlar koldioxid, vatten och solljus till socker och energi. Men inte alla av oss är bekanta med processen för växtrespiration.

I en nyligen publicerad forskningsartikel har ett team av forskare från UWA School of Molecular Sciences avslöjat en tidigare okänd process som bestämmer hur mycket koldioxid som växter släpper ut i atmosfären.

"Växtandning är i princip ganska lik hur våra egna mitokondrier använder ett substrat som har ett högt energiinnehåll för att skapa energi som cellen kan använda", säger Xuyen Le, Ph.D. kandidat vid UWA.

"Skillnaden är att de behöver sockret som de gör från fotosyntes på dagen så att de kan bränna det på natten."

Att bränna dessa sockerarter för energi producerar koldioxid. Allt överskott av socker som inte har använts för energi lagras i anläggningen som biomassa.

Den kemiska processen för andning är komplex. Som ett resultat fokuserade forskargruppen sin studie på en viktig molekyl – pyruvat.

Från små saker växer stora saker

Namnet "pyruvat" kommer från det grekiska ordet för eld. Molekylen kallas så för att den förbränns (tekniskt, oxiderad) för att producera energi till växter.

Molekylen tillverkas av fetter, proteiner och kolhydrater. Varje källa frigör koldioxid när den används för att driva andningen. Men pyruvat framställt av kolhydrater frigör 20–30 % mer koldioxid än pyruvat tillverkat av fetter eller proteiner.

Och som det visar sig kan växter välja vilken pyruvatkälla de använder.

"På något sätt kan de välja vilken de ska använda och föredrar [kolhydratkällan] pyruvat för andning", säger Xuyen.

Tyvärr betyder det att växter väljer att släppa ut mer koldioxid.

"Vad vi verkligen vill är växter som gör den mängd energi de behöver ... men att göra det för den minsta mängden kol som släpps ut", säger professor Harvey Millar, en världsledare inom växtvetenskap som också arbetade med UWA-forskningen.

Minst kols väg

Växternas sätt att producera energi är ineffektivt, och de producerar ofta mer energi än de behöver.

"En del av dem använder verkligen mycket energi, och det är lite oklart varför det skulle vara nödvändigt att göra det på det sättet", säger Harvey.

Och så har teamet föreslagit en ny process för att bromsa andningsprocessen i växter och minska deras utsläpp av koldioxid.

"Vi fick reda på att det finns tre vägar för att ge pyruvat för mitokondrierna att göra andning", säger Xuyen. "När en blockerades är de andra två aktiva och de ökar sin kapacitet så att de kan möta cellens behov."

Genom att blockera pyruvatvägar hoppas de kunna prioritera energikällor i växter som begränsar utsläppet av koldioxid.

Genom att begränsa onödig energiproduktion syftar de till att styra om kolet till biomassa istället för koldioxid. Detta kan vara en stor sak för hur vi använder växter som livsmedelskällor och kollager i framtiden.

Är framtiden växtbaserad?

Även om det fortfarande är tidiga dagar, kan de potentiella tillämpningarna av denna upptäckt vara betydande.

Grödorna kan växa sig större och vara mer kaloririka. Revegeteringsprojekt skulle kunna påskyndas. Timmer kunde odlas snabbare och växter kunde lagra koldioxid i mycket snabbare takt.

"Vi använder jordbruk för att göra mat och det är verkligen värdefullt, men det är också... hur vi skyddar vår atmosfärs hälsa", säger Harvey.

Teamet hoppas att denna nya förståelse av växtbiologi kan vara en del av en global global ansträngning för att bekämpa klimatförändringar och stödja livsmedelssäkerhet. + Utforska vidare

De hemliga koldioxidbeslut som anläggningar fattar om vår framtid

Den här artikeln dök upp först på Particle, en vetenskapsnyhetswebbplats baserad på Scitech, Perth, Australien. Läs originalartikeln.