Команда подтвердила точность математической модели лабораторными экспериментами. Их работа недавно была опубликована в журнале Nature Plants.
«Мы предоставили важную часть общей головоломки метаболизма растений», – сказал Хельмут Кирхгоф, профессор Института биологической химии Университета штата Вашингтон и руководитель группы, которая сделала это открытие. "Если мы интегрируем нашу модель в более широкую картину, это может дать хороший путь к тому, как улучшить растения для определенных условий окружающей среды."
Растения превращают солнечный свет в полезную энергию посредством фотосинтеза, но постоянно регулируют, где и как они хранят самодельную энергию, в зависимости от уровня освещенности, температуры, влажности и других факторов.
Выяснение того, как растения вносят эти изменения, могло бы улучшить наше понимание того, как они работают в поле, и помочь разработать новые растения, которые смогут выдерживать повышение температуры в результате изменения климата.
Открытия Кирхгофа и его сотрудников могут иметь широкое значение и преимущества в ближайшие годы, поскольку их модель интегрирована с другими, чтобы узнать больше о том, как именно работает фотосинтез.
Преобразование энергии из солнечного света и накопление энергии происходит в специализированных тилакоидных мембранах в хлоропластах листьев.
"Он работает как батарея", – сказал Кирхгоф. "В листьях растения перекачивают протоны с одной стороны тилакоидной мембраны на другую, создавая градиент положительных и отрицательных зарядов."
По его словам, чтобы регулировать накопление энергии, ионные каналы контролируют колебания количества доступной энергии.
Понимание этого сложного процесса может стать ключом к тому, чтобы накормить людей по всему миру на теплеющей планете.
«Фотосинтез – это очень мощный инструмент», – сказал Кирхгоф. "Если его не контролировать, он может производить слишком много энергии, что создает опасные молекулы, которые могут убить растение.
Создание растений с лучшим фотосинтетическим контролем означало бы, что эти растения могли бы выжить в более солнечных и теплых условиях."
Ученые осветили листья разными огнями и измерили изменения поглощения и флуоресценции.
«Мы освещаем листья разной интенсивностью света, чтобы создать возбужденные состояния пигментов», – сказал Кирхгоф. "Затем лист изменяет свои абсорбционные и флуоресцентные свойства, которые мы измеряем, сообщая нам, что происходит в листе."