הבצורת גורמת לאובדן יבול גדול באזורים רבים בעולם, ושינויי האקלים מאיימים להחמיר
מטבוליזם של חומצה קרסולואידית (הידוע גם בשם פוטוסינתזה של CAM) הוא מסלול קיבוע פחמן שהתפתח בצמחים מסוימים כהתאמה לאקלים יבש.
בצמחים המשתמשים בפוטוסינתזה של CAM, stomataעל העלים נשארים סגורים במהלך היום כדי להפחית את evapotranspiration (במילים אחרות, אידוי של מים). עם זאת, הם נפתחים בלילה כדי לאסוף פחמן דו חמצני, מה שמאפשר להם לפזר מאלאט (חומצה מאלית) לתוך תאי המזופיל. בלילה, CO2 מאוחסן ב-vacuole כחומצה מאלית בעלת ארבעה פחמנים, ובמהלך היום הוא מועבר לכלורופלסטים, שם הוא מומר בחזרה ל-CO2. פחמן דו חמצני זה משמש לאחר מכן במהלך הפוטוסינתזה. CO2 שנאסף מראש מרוכז סביב ריבולוז ביספוספט קרבוקסילאז (אנזים RubisCO). זה רק מגביר את היעילות של הפוטוסינתזה. מנגנון זה של חילוף חומרים חומצי התגלה לראשונה בצמחים ממשפחת ה-Crassulaceae. הסוג המפורסם ביותר של קראסולה ברוסיה הוא הקרסולה, שקיבלה את הכינוי "עץ כסף".
מדענים השתמשו בגישה מתוחכמת של מודלים מתמטיים כדי לחקור את ההשפעות של שילוב פוטוסינתזה של SAM בצמחים שונים.
הסופרת הראשית נדין טופפר, שביצעה זאתבעבודתה במהלך כהונתה כדוקטורנטית מארי-קירי עם הקבוצה של פרופסור לי סוויטלו באוקספורד, אמרה: "סימולציה היא כלי רב עוצמה לחקר מערכות מורכבות, והיא מספקת תובנות שיכולות לסייע במחקר מעבדה ושטח. אני מאמין שהתוצאות שלנו ישמשו השראה לחוקרים המעוניינים להעביר את תכונות החיסכון במים של צמחי CAM למינים אחרים. "
שימוש בהדמיית טווח גבוהטמפרטורות ותנאי לחות יחסית, שאלו מחברי המחקר: האם פוטוסינתזת CAM או שיטות חלופיות לחיסכון במים יהיו פרודוקטיביות יותר בסביבות שבהן מגדלים בדרך כלל יבולים המשתמשים בפוטוסינתזה של C3?
הם גילו כי יכולת הוואקום של הסדיןהוא הגורם העיקרי המגביל את יעילות השימוש במים במהלך פוטוסינתזה של CAM. הם גילו גם כי תנאי הסביבה מעצבים את התרחשותם של שלבים שונים במחזור ה- CAM. מודלים מתמטיים אפשרו לזהות מחזור CAM חלופי, הכולל איזוכיטראט המידוכונדריאלי דהידרוגנאז כגורם פוטנציאלי לקיבוע פחמן ראשוני בלילה.
התוצאות שלהם הראו לא רק זאתהפוטנציאל לחיסכון במים של פוטוסינתזה של CAM תלוי מאוד בסביבה (הסביבה בשעות היום חשובה יותר מהלילה). הם גם ציינו כי משטרי חילוף חומרים חלופיים שאינם מחזור ה- CAM הטבעי עשויים להועיל בתנאים מסוימים. למשל, בימים קצרים יותר עם טמפרטורות פחות קיצוניות. ממצאי המדענים יסייעו לאנושות להתכונן לגידול גידולי מזון באקלים חם ויבש יותר ויותר.
קרא גם
המשימה השנתית בארקטי הסתיימה והנתונים מאכזבים. מה מחכה לאנושות?
צפו בהאמר החדש מתגבר על מכשולים בכביש, נע כמו סרטן
ביום המחלה השלישי, רוב החולים ב- COVID-19 מאבדים את חוש הריח שלהם ולעיתים קרובות סובלים מנזלת