Kuivuus aiheuttaa suuria satohäviöitä monilla alueilla maailmassa, ja ilmastonmuutos uhkaa pahentua
Crassuloidihappometabolia (tunnetaan myös nimellä CAM-fotosynteesi) on hiilen sitomisreitti, joka on kehittynyt joissakin kasveissa sopeutuessaan kuivaan ilmastoon.
Kasveissa, jotka käyttävät CAM-fotosynteesiä, stomatalehdet pysyvät suljettuina päivän aikana haihtumisen (toisin sanoen veden haihtumisen) vähentämiseksi. Ne kuitenkin avautuvat yöllä keräämään hiilidioksidia, minkä ansiosta ne voivat diffuusoida malaattia (omenahappoa) mesofyllisoluihin. Yöllä hiilidioksidi varastoidaan tyhjiöön nelihiilisenä omenahappona, ja päivällä se kuljetetaan kloroplasteihin, joissa se muuttuu takaisin CO2:ksi. Tätä hiilidioksidia käytetään sitten fotosynteesin aikana. Esikerätty CO2 keskittyy ribuloosibisfosfaattikarboksylaasin (RubisCO-entsyymi) ympärille. Se vain lisää fotosynteesin tehokkuutta. Tämä happoaineenvaihdunnan mekanismi löydettiin ensimmäisen kerran Crassulaceae-perheen kasveista. Venäjän tunnetuin Crassula-tyyppi on Crassula, joka sai lempinimen "rahapuu".
Tutkijat ovat käyttäneet hienostunutta matemaattista mallintamismenetelmää tutkiakseen SAM-fotosynteesin sisällyttämisen vaikutuksia eri kasveihin.
Pääesikirjailija Nadine Töpfer, joka esitti tämäntohtorina toimimisensa aikana työskentelevä tohtori Marie-Curie professori Lee Sweetlowen ryhmän kanssa Oxfordissa sanoi: "Simulaatio on tehokas työkalu monimutkaisten järjestelmien tutkimiseen, ja se tarjoaa oivalluksia, jotka voivat auttaa laboratorio- ja kenttätutkimuksissa. Uskon, että tulokset ovat inspiraationa tutkijoille, jotka haluavat siirtää CAM-kasvien vedensäästöominaisuudet muille lajeille. "
Korkean kantaman simuloinnin käyttöLämpötiloissa ja suhteellisessa kosteudessa, tutkimuksen tekijät kysyivät: Olisiko CAM-fotosynteesi tai vaihtoehtoiset vettä säästävät menetelmät tuottavampia ympäristöissä, joissa tyypillisesti viljellään C3-fotosynteesiä käyttäviä kasveja?
He havaitsivat arkin tyhjiökapasiteetinon tärkein tekijä, joka rajoittaa vedenkäytön tehokkuutta CAM-fotosynteesin aikana. He havaitsivat myös, että ympäristöolosuhteet muokkaavat CAM-syklin eri vaiheita. Matemaattisen mallinnuksen avulla voitiin tunnistaa vaihtoehtoinen CAM-sykli, joka sisältää mitokondrioiden isositraattidehydrogenaasin potentiaalisena tekijänä alkuperäisessä hiilikiinnityksessä yöllä.
Niiden tulokset eivät osoittaneet vain sitäCAM-fotosynteesin vedensäästömahdollisuudet riippuvat suuresti ympäristöstä (ja päiväympäristö on tärkeämpää kuin yöllä). Tutkijat totesivat myös, että vaihtoehtoiset aineenvaihduntaohjelmat kuin luonnollinen CAM-sykli voivat olla hyödyllisiä tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi lyhyempinä päivinä ja vähemmän äärimmäisissä lämpötiloissa. Tutkijoiden havainnot auttavat ihmiskuntaa valmistautumaan ruokakasvien viljelyyn yhä kuumemmassa ja kuivassa ilmastossa.
Lue myös
Arktisen alueen vuosittainen tehtävä on päättynyt ja tiedot ovat pettymyksiä. Mikä ihmiskuntaa odottaa?
Katsele uutta Hummeria voittamalla tiellä olevat esteet liikkuen kuin rapu
Sairauspäivänä 3 useimmat COVID-19-potilaat menettävät hajuaistunsa ja kärsivät usein nenästä