La sécheresse cause de lourdes pertes de récoltes dans de nombreuses régions du monde, et le changement climatique menaceaggraver
Le métabolisme de l’acide crassuloïde (également connu sous le nom de photosynthèse CAM) est une voie de fixation du carbone qui a évolué chez certaines plantes à la suite de l’adaptation aux climats arides.
Chez les plantes utilisant la photosynthèse CAM, les stomatessur les feuilles restent fermées pendant la journée pour réduire l'évapotranspiration (c'est-à-dire l'évaporation de l'eau). Cependant, ils s'ouvrent la nuit pour collecter le dioxyde de carbone, ce qui leur permet de diffuser du malate (acide malique) dans les cellules du mésophylle. La nuit, le CO2 est stocké dans la vacuole sous forme d'acide malique à quatre carbones et pendant la journée, il est transporté vers les chloroplastes, où il est reconverti en CO2. Ce dioxyde de carbone est ensuite utilisé lors de la photosynthèse. Le CO2 pré-collecté est concentré autour de la ribulose bisphosphate carboxylase (enzyme RubisCO). Cela augmente simplement l’efficacité de la photosynthèse. Ce mécanisme de métabolisme acide a été découvert pour la première fois chez les plantes de la famille des Crassulaceae. Le type de Crassula le plus célèbre en Russie est le Crassula, qui a reçu le surnom d'« arbre à argent ».
Les scientifiques ont utilisé une approche de modélisation mathématique sophistiquée pour étudier les effets de l'incorporation de la photosynthèse SAM dans diverses plantes.
L'auteur principal Nadine Töpfer, qui a interprété ceTravaillant pendant son mandat en tant que Ph.D. Marie-Curie avec le groupe du professeur Lee Sweetlowe à Oxford, a déclaré: «La simulation est un outil puissant pour explorer des systèmes complexes et fournit des informations qui peuvent aider à la recherche en laboratoire et sur le terrain. Je pense que nos résultats serviront d'inspiration aux chercheurs qui cherchent à transférer les propriétés d'économie d'eau des plantes CAM à d'autres espèces.
Utilisation de la simulation haut de gammeEn raison des températures et des conditions d'humidité relative, les auteurs de l'étude ont demandé : la photosynthèse CAM ou des méthodes alternatives d'économie d'eau seraient-elles plus productives dans des environnements où les cultures utilisant la photosynthèse C3 sont généralement cultivées ?
Ils ont constaté que la capacité de vide de la feuilleest le principal facteur limitant l'efficacité de l'utilisation de l'eau lors de la photosynthèse CAM. Ils ont également découvert que les conditions environnementales façonnent les différentes phases du cycle CAM. La modélisation mathématique a permis d'identifier un cycle CAM alternatif, qui inclut l'isocitrate déshydrogénase mitochondriale comme facteur potentiel de fixation initiale du carbone la nuit.
Leurs résultats ont montré non seulement queLe potentiel d'économie d'eau de la photosynthèse CAM dépend fortement de l'environnement (et l'environnement de jour est plus important que la nuit). Les chercheurs ont également noté que des schémas métaboliques alternatifs autres que le cycle CAM naturel peuvent être bénéfiques dans certaines conditions. Par exemple, les jours plus courts avec des températures moins extrêmes. Les découvertes des scientifiques aideront l'humanité à se préparer à la culture de cultures vivrières dans un climat de plus en plus chaud et sec.
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