Ujawniono sekret wiecznie zielonych drzew iglastych

Ujawniono sekret wiecznie zielonych drzew iglastych
Ujawniono sekret wiecznie zielonych drzew iglastych
Anonim

Biofizycy znaleźli odpowiedź na pytanie, dlaczego drzewa iglaste pozostają zielone przez cały rok. Powód - w krótkim cyklu fotosyntezy, na który przechodzą zimą, według autorów badania, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.

Naukowcy ze szwedzkiego Uniwersytetu w Umeå wraz z kolegami z Wolnego Uniwersytetu w Amsterdamie i kanadyjskiego Uniwersytetu Zachodniego Ontario rozszyfrowali mechanizm fotosyntezy w igłach sosny i odkryli, że zimą przebiega ona według skróconego cyklu.

Zimą energia świetlna jest pochłaniana przez cząsteczki zielonego chlorofilu, ale nie jest wykorzystywana w kolejnych reakcjach mechanizmu fotosyntezy, ponieważ niskie temperatury zatrzymują większość reakcji biochemicznych.

W jasnym słońcu i niskich temperaturach nadmiar energii świetlnej może uszkodzić białka mechanizmu fotosyntezy. Dlatego większość drzew zrzuca liście na zimę. Ale w sośnie lub świerku aparat fotosyntetyczny jest ułożony w specjalny sposób, dzięki czemu ich igły pozostają zielone przez cały rok.

„Obserwowaliśmy kilka sosen rosnących w Umeå w północnej Szwecji przez trzy sezony” – powiedział pierwszy autor artykułu, doktorant Pushan Bag w komunikacie prasowym z Uniwersytetu w Umeå, który przez cały rok pobierał próbki igieł i przeprowadzał analizy. okrągłe, że mogliśmy pracować z igłami „prosto z ulicy” tak, aby nie zdążyły przystosować się do wyższych temperatur w laboratorium zanim je przeanalizujemy np. za pomocą mikroskopii elektronowej, której użyliśmy do wizualizacji struktury błony tylakoidów”.

Autorzy stwierdzili, że zimą struktura błony tylakoidowej chloroplastów, w której zachodzą zależne od światła reakcje fotosyntezy, ulega reorganizacji, co prowadzi do pojawienia się fizycznego kontaktu między dwoma fotosystemami - jednostkami funkcjonalnymi, w których energia świetlna jest absorbowana i przekształcone w energię chemiczną.

Okazało się, że w ciepłych warunkach fotosystemy I i II znajdują się oddzielnie od siebie, aby zapewnić efektywną fotosyntezę, a zimą fotosystem II oddaje energię bezpośrednio do fotosystemu I. Igły sosnowe radzą sobie zatem z nadmiarem energii świetlnej i chronią swój wrażliwy aparat fotosyntetyczny przed uszkodzenia podczas ekstremalnej północnej zimy.

„Igły sosnowe dały nam możliwość zbadania tego wysoce adaptacyjnego mechanizmu skurczu lub rozlewania” – mówi autor badania Alfred Holzwarth z Free University of Amsterdam, który opracował specjalną metodę analizy fluorescencji na potrzeby projektu.

„Ta wspaniała adaptacja nie tylko sprawia, że jesteśmy szczęśliwi w czasie świąt Bożego Narodzenia, ale w rzeczywistości jest niezwykle ważna dla rozwoju człowieka” – kontynuuje profesor Stefan Jansson z Uniwersytetu w Umeå, który kierował badaniem – „Gdyby drzewa iglaste nie mogły przetrwać w surowym klimacie zimowym, rozległe obszary półkula północna mogła nie być skolonizowana przez ludzi, ponieważ drzewa iglaste zapewniały drewno opałowe, schronienie i inne niezbędne artykuły. A dziś stanowią podstawę gospodarki większości krajów okołobiegunowych.

Autorzy zauważają, że badanie przeprowadzono na sosnach, ale uważają, że podobny mechanizm dotyczy innych rodzajów drzew iglastych.

Zalecana: