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植物“入睡”有“開關(guān)” 兩種酶起關(guān)鍵作用

作者:宋檢 時(shí)間:2022-12-05 來源:互聯(lián)網(wǎng)

我們知道許多植物在白天進(jìn)行光合作用,到了晚上光線較弱的時(shí)候也會(huì)“入睡”。日本一項(xiàng)新的科學(xué)研究表明,植物“入睡”要依靠兩種酶作為“開關(guān)”,這個(gè)發(fā)現(xiàn)有望用于設(shè)計(jì)能適應(yīng)不同環(huán)境的作物。

植物通過葉綠體進(jìn)行光合作用。植物之所以被稱為食物鏈的生產(chǎn)者,是因?yàn)樗鼈兡軌蛲ㄟ^光合作用利用無機(jī)物生產(chǎn)有機(jī)物并且貯存能量。通過食用,食物鏈的消費(fèi)者可以吸收到植物及細(xì)菌所貯存的能量,效率為10%~20%左右。對于生物界的幾乎所有生物來說,這個(gè)過程是它們賴以生存的關(guān)鍵。過去的研究發(fā)現(xiàn),植物在白天光線變強(qiáng)時(shí)會(huì)“醒來”,葉綠體增強(qiáng)活動(dòng),而在晚上光線變暗后又會(huì)“入睡”,葉綠體減弱活動(dòng),這樣可以使光合作用的總體效率較高,避免浪費(fèi)能量。此前研究人員曾發(fā)現(xiàn)了讓植物“醒來”的機(jī)制,但對植物“入睡”的機(jī)制并不清楚。

日本東京工業(yè)大學(xué)研究人員在新一期美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上發(fā)表報(bào)告說,兩種分別名為TrxL2和2CP的酶共同發(fā)揮了讓植物“入睡”的“開關(guān)”作用。植物體內(nèi)一些蛋白質(zhì)在“醒來”時(shí)會(huì)被還原,這兩種酶能讓它們重新被氧化,從而讓植物“入睡”。氧化還原反應(yīng)的循環(huán)也使得植物在“睡”與“醒”間循環(huán)。

用擬南芥進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示,如果抑制這兩種酶的作用,則擬南芥無法在晚上“入睡”,葉綠體會(huì)在光線較暗的情況下進(jìn)行效率不高的光合作用。

研究人員說,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)闡明了植物在夜間防止能量浪費(fèi)的機(jī)制,給植物科學(xué)基礎(chǔ)研究帶來新突破,有望為今后設(shè)計(jì)環(huán)境適應(yīng)型作物提供方法。

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