Att skörda solljus för att producera energi är en komplex reaktion som växter gör naturligt, men är inte väl förstådd.

En forskargrupp ledd av en professor vid Washington State University har utvecklat ett nytt verktyg för att studera hur lipider interagerar med proteiner i växter för att hjälpa till att förstå hur fotosyntesen sker.

I tidningen, publiceras i Journal of Biological Chemistry tidigare i år, forskarna använde det här nya verktyget för att hitta lipiden som styr när ett fotosyntetiskt protein byter från en ljusskördare till en energispridare i växter.

"Det finns många potentiella faror med fotosyntes, sa Helmut Kirchhoff, professor vid WSU:s Institute of Biological Chemistry. "Om växter tar in ljusenergi som inte används på rätt sätt för deras ämnesomsättning, det kan förgifta växten och döda celler. Bytet av ljusuppsamlande proteiner är viktigt för att skydda systemet när det finns för mycket ljus tillgängligt."

Tills nu, ingen visste säkert hur växter undvek denna toxicitet under soliga dagar. Det är ett viktigt vetenskapligt genombrott.

Rapporten valdes nyligen av Vetenskap tidning som en redaktörs valtidning för mars 2020.

"Jag blev verkligen förvånad över att bli vald, " sa Kirchhoff. "Vi var verkligen glada och hedrade över att bli utvalda i en sådan topptidning."

Kirchhoff skrev tidningen med medförfattarna Stefanie Tietz, Ricarda Höhner, och Alice Olson från WSU och Michelle Leuenberger och Graham R Fleming från University of California, Berkley.

Hur det fungerar

I tidningen, forskarna utvecklade en metod för att studera hur lipider, som är molekyler i cellmembran som utför en mängd olika funktioner, interagerar med proteiner i kloroplaster, den del av gröna växtceller som fotosyntetiserar ljus.

De fann att en specifik typ av lipid, kallas en icke-dubbelskiktslipid, verkar styra omkopplaren som ljusskördningsproteinet gör när växten har tillräckligt med ljus och behöver försvinna en del av den energi som tas emot.

"Vi misstänkte att denna icke -skiktiga lipid hade en roll i att kontrollera strukturen och funktionen av membranproteiner, " sa Kirchhoff. "Vi visste att det måste ha en funktion för att vara där eftersom det är den vanligaste lipiden i fotosyntetiska membran. Vi visste bara inte exakt vad den rollen skulle vara."

Framtida användning av fynd

I ett föränderligt klimat med en ökande mänsklig befolkning, Att odla mer mat med mindre resurser kommer att vara avgörande. Detta nya fynd kan en dag leda till en metod för att optimera fotosyntesen i grödor för specifika miljöer, så överflödig energi behöver inte slösas bort, sa Kirchhoff.

"Vi är fortfarande väldigt tidiga, men vi är glada över vad vi har hittat i denna tidning, ", sa han. "Och vi kommer att fortsätta att använda vår nya process för att studera andra lipid-proteininteraktioner för att se vad mer vi kan lära oss."