干ばつは世界の多くの地域で大規模な作物損失を引き起こしており、気候変動はさらに悪化する恐れがある
クラッスロイド酸代謝 (CAM 光合成としても知られる) は、乾燥した気候への適応として一部の植物で進化した炭素固定経路です。
CAM 光合成を利用する植物では、気孔葉の葉は日中閉じたままになり、蒸発散（言い換えれば、水の蒸発）を減らします。しかし、夜に開いて二酸化炭素を集め、リンゴ酸（リンゴ酸）を葉肉細胞に拡散させます。夜間、CO2は炭素数4のリンゴ酸として液胞に蓄えられ、日中は葉緑体に輸送され、そこでCO2に変換されます。この二酸化炭素は光合成中に使用されます。事前に収集された CO2 は、リブロース二リン酸カルボキシラーゼ (RubisCO 酵素) の周囲に濃縮されます。光合成の効率が上がるだけです。この酸代謝機構はベンケイソウ科の植物で初めて発見されました。ロシアで最も有名なクラッスラ属は「金のなる木」というあだ名を持つクラッスラ属です。
科学者たちは、高度な数学的モデリング手法を使用して、SAM光合成をさまざまな植物に組み込むことの効果を研究してきました。
これを実行した主執筆者NadineTöpferマリー・キュリー博士としてオックスフォードのリー・スウィートロウ教授のグループで働いていたとき、次のように述べています。「シミュレーションは複雑なシステムを探索するための強力なツールであり、実験室やフィールドでの研究に役立つ洞察を提供します。私たちの結果は、CAMプラントの節水特性を他の種に移そうとしている研究者にインスピレーションを与えるのに役立つと信じています。」
高域シミュレーションの使用この研究の著者らは、気温と相対湿度条件を考慮して、「C3光合成を利用する作物が通常栽培される環境では、CAM光合成または代替の節水方法の方が生産性が高いでしょうか?」と問いかけた。
彼らは、シートの真空容量がCAM光合成中の水の使用効率を制限する主な要因です。彼らはまた、環境条件がCAMサイクルのさまざまな段階を形成することを発見しました。数学的モデリングにより、夜間の初期炭素固定の潜在的要因としてミトコンドリアイソクエン酸デヒドロゲナーゼを含む代替CAMサイクルを特定することが可能になりました。
彼らの結果はそれだけではないことを示しましたCAM光合成の節水能力は、環境に大きく依存します（そして、昼間の環境は夜間よりも重要です）。研究者らはまた、自然のCAMサイクル以外の代替代謝レジメンが特定の条件下で有益である可能性があることにも注目しました。たとえば、極端な温度が少ない短い日。科学者の調査結果は、人類がますます暑く乾燥した気候で食用作物を育てる準備をするのに役立ちます。
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