Tørke forårsager store afgrødetab i mange regioner i verden, og klimaforandringerne truer med at forværre
Crassuloid-syremetabolisme (også kendt som CAM-fotosyntese) er en kulstoffikseringsvej, der har udviklet sig i nogle planter som en tilpasning til tørre klimaer.
I planter ved hjælp af CAM-fotosyntese, stomatapå bladene forbliver lukket i løbet af dagen for at reducere evapotranspiration (med andre ord, fordampning af vand). De åbner dog om natten for at opsamle kuldioxid, som giver dem mulighed for at diffundere malat (æblesyre) ind i mesofylcellerne. Om natten lagres CO2 i vakuolen som æblesyre med fire kulstof, og om dagen transporteres det til kloroplasterne, hvor det omdannes tilbage til CO2. Denne kuldioxid bruges derefter under fotosyntesen. Den foropsamlede CO2 er koncentreret omkring ribulosebisphosphatcarboxylase (RubisCO-enzym). Det øger blot effektiviteten af fotosyntesen. Denne mekanisme for syremetabolisme blev først opdaget i planter af familien Crassulaceae. Den mest berømte type Crassula i Rusland er Crassula, som fik kaldenavnet "pengetræ".
Forskere har brugt en sofistikeret matematisk modelleringsmetode til at undersøge virkningerne af at inkorporere SAM fotosyntese i forskellige planter.
Hovedforfatter Nadine Töpfer, der udførte dettehun arbejdede i sin tid som ph.d. Marie-Curie med professor Lee Sweetlowes gruppe i Oxford, sagde: ”Simulation er et kraftfuldt værktøj til at udforske komplekse systemer, og det giver indsigt, der kan hjælpe i laboratorie- og feltforskning. Jeg tror, at vores resultater vil tjene som inspiration for forskere, der ønsker at overføre de vandbesparende egenskaber ved CAM-planter til andre arter. ”
Bruger simulering af høj rækkeviddetemperaturer og relative fugtighedsforhold, spurgte undersøgelsens forfattere: Ville CAM-fotosyntese eller alternative vandbesparende metoder være mere produktive i miljøer, hvor afgrøder, der bruger C3-fotosyntese, typisk dyrkes?
De fandt, at arkets vakuumkapaciteter den vigtigste faktor, der begrænser effektiviteten af vandforbrug under CAM-fotosyntese. De fandt også, at miljøforholdene former de forskellige faser af CAM-cyklussen. Matematisk modellering gjorde det muligt at identificere en alternativ CAM-cyklus, der inkluderer mitokondrieisocitratdehydrogenase som en potentiel faktor for indledende carbonfiksering om natten.
Deres resultater viste ikke kun detDet vandbesparende potentiale ved CAM-fotosyntese er meget afhængig af miljøet (og det daglige miljø er vigtigere end natten). De bemærkede også, at andre metaboliske regimer end den naturlige CAM-cyklus kan være gavnlige under visse betingelser. For eksempel på kortere dage med mindre ekstreme temperaturer. Forskernes resultater vil hjælpe menneskeheden med at forberede sig på dyrkning af madafgrøder i et stadig mere varmt og tørt klima.
Læs også
Den årlige mission i Arktis er afsluttet, og dataene er skuffende. Hvad venter menneskeheden?
Se den nye Hummer overvinde forhindringer på vejen, bevæge sig som en krabbe
På sygdom 3 mister de fleste COVID-19 patienter deres lugtesans og lider ofte af en løbet næse