가뭄으로 인해 세계 여러 지역에서 대규모 농작물 손실이 발생하고 있으며 기후 변화가 더욱 악화될 위험이 있습니다.
CAM 광합성이라고도 알려진 Crassuloid acid 대사는 건조한 기후에 적응하기 위해 일부 식물에서 진화한 탄소 고정 경로입니다.
CAM 광합성을 사용하는 식물에서는 기공증발산(즉, 물의 증발)을 줄이기 위해 낮에는 잎을 닫아 둡니다. 그러나 밤에는 이산화탄소를 수집하기 위해 문을 열어 말산염(말산)을 엽육세포로 확산시킵니다. 밤에는 CO2가 4탄소 말산으로 액포에 저장되었다가 낮에는 엽록체로 운반되어 다시 CO2로 전환됩니다. 이 이산화탄소는 광합성 중에 사용됩니다. 미리 수집된 CO2는 리불로스 2인산 카르복실라제(RubisCO 효소) 주변에 집중되어 있습니다. 단지 광합성의 효율성을 증가시킬 뿐입니다. 이러한 산 대사 메커니즘은 돌나물과(Crassulaceae) 식물에서 처음 발견되었습니다. 러시아에서 가장 유명한 Crassula 유형은 "돈 나무"라는 별명을 얻은 Crassula입니다.
과학자들은 SAM 광합성을 다양한 식물에 통합하는 효과를 연구하기 위해 정교한 수학적 모델링 접근 방식을 사용했습니다.
이 작업을 수행 한 주 저자 Nadine Töpfer그녀의 재임 기간 동안 Oxford의 Lee Sweetlowe 교수 그룹과 함께 Marie-Curie 박사로 일하면서“시뮬레이션은 복잡한 시스템을 탐색하기위한 강력한 도구이며 실험실 및 현장 연구에 도움이 될 수있는 통찰력을 제공합니다. 저는 우리의 결과가 CAM 식물의 물 절약 특성을 다른 종으로 옮기고 자하는 연구자들에게 영감이 될 것이라고 믿습니다.”
높은 범위 시뮬레이션 사용C3 광합성을 사용하는 작물이 일반적으로 재배되는 환경에서 CAM 광합성이나 대체 물 절약 방법이 더 생산적일까요?
그들은 시트의 진공 용량이CAM 광합성 중 물 사용의 효율성을 제한하는 주요 요인입니다. 그들은 또한 환경 조건이 CAM주기의 다양한 단계를 형성한다는 것을 발견했습니다. 수학적 모델링을 통해 밤에 초기 탄소 고정의 잠재적 인 요소로 미토콘드리아 이소 시트 레이트 탈수소 효소를 포함하는 대체 CAM주기를 식별 할 수있었습니다.
그들의 결과는CAM 광합성의 절수 잠재력은 환경에 크게 의존합니다 (낮 환경이 야간보다 더 중요합니다). 과학자들은 또한 자연적인 CAM주기 이외의 다른 대사 요법이 특정 조건에서 유익 할 수 있다고 지적했습니다. 예를 들어, 극한 기온이 낮은 짧은 날에. 과학자들의 발견은 인류가 점점 더 덥고 건조한 기후에서 식량 작물 재배를 준비하는 데 도움이 될 것입니다.
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