Sausums rada lielus ražas zudumus daudzos pasaules reģionos, un klimata pārmaiņas draud saasināties
Krasuloīdskābes metabolisms (pazīstams arī kā CAM fotosintēze) ir oglekļa fiksācijas ceļš, kas dažos augos ir attīstījies kā pielāgošanās sausam klimatam.
Augos, kas izmanto CAM fotosintēzi, stomasuz lapām dienas laikā paliek aizvērtas, lai samazinātu iztvaikošanu (citiem vārdiem sakot, ūdens iztvaikošanu). Tomēr tie atveras naktī, lai savāktu oglekļa dioksīdu, kas ļauj tiem izkliedēt malātu (ābolskābi) mezofila šūnās. Naktīs CO2 tiek uzglabāts vakuolā kā četroglekļa ābolskābe, un dienas laikā tas tiek transportēts uz hloroplastiem, kur tas tiek pārvērsts atpakaļ par CO2. Pēc tam šo oglekļa dioksīdu izmanto fotosintēzes laikā. Iepriekš savāktais CO2 tiek koncentrēts ap ribulozes bisfosfāta karboksilāzi (RubisCO enzīmu). Tas tikai palielina fotosintēzes efektivitāti. Šis skābes metabolisma mehānisms pirmo reizi tika atklāts Crassulaceae dzimtas augos. Slavenākais Crassula veids Krievijā ir Crassula, kas saņēma segvārdu “naudas koks”.
Zinātnieki ir izmantojuši sarežģītu matemātiskās modelēšanas pieeju, lai pētītu SAM fotosintēzes iekļaušanas dažādos augos sekas.
Galvenā autore Nadine Töpfer, kura to izpildījastrādājot Ph.D. Marijas Kirī vārdā ar profesora Lī Saldlova Oksfordas grupu, sacīja: “Simulācija ir spēcīgs līdzeklis sarežģītu sistēmu izpētei, un tā sniedz ieskatu, kas var palīdzēt laboratorijas un lauka pētījumos. Es uzskatu, ka mūsu rezultāti kalpos par iedvesmu pētniekiem, kuri vēlas CAM augu ūdeni taupošās īpašības nodot citām sugām. ”
Augsta diapazona simulācijas izmantošanatemperatūras un relatīvā mitruma apstākļos pētījuma autori jautāja: vai CAM fotosintēze vai alternatīvas ūdens taupīšanas metodes būtu produktīvākas vidēs, kur parasti audzē kultūras, kas izmanto C3 fotosintēzi?
Viņi atklāja, ka lapas vakuuma jaudair galvenais faktors, kas ierobežo ūdens izmantošanas efektivitāti CAM fotosintēzes laikā. Viņi arī atklāja, ka vides apstākļi veido dažādas CAM cikla fāzes. Matemātiskā modelēšana ļāva identificēt alternatīvu CAM ciklu, kas iekļauj mitohondriju izocitrāta dehidrogenāzi kā potenciālu sākotnējās oglekļa fiksācijas faktoru naktī.
Viņu rezultāti parādīja ne tikai toCAM fotosintēzes ūdens taupīšanas potenciāls ir ļoti atkarīgs no vides (un dienas vide ir svarīgāka nekā nakts). Pētnieki arī atzīmēja, ka alternatīvi vielmaiņas režīmi, izņemot dabisko CAM ciklu, noteiktos apstākļos var būt izdevīgi. Piemēram, īsākās dienās ar mazāk ekstremālām temperatūrām. Zinātnieku secinājumi palīdzēs cilvēcei sagatavoties pārtikas kultūraugu audzēšanai arvien karstākā un sausākā klimatā.
Lasīt arī
Ikgadējā misija Arktikā ir beigusies, un dati rada vilšanos. Kas gaida cilvēci?
Skatieties, kā jaunais Hummer pārvar šķēršļus uz ceļa, pārvietojoties kā krabis
Slimības 3. dienā lielākajai daļai COVID-19 pacientu zūd oža un bieži cieš no iesnas