科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才，知识分享与人才交流的服务平台。
来源：植物生物学
当大多数树都落叶的时候，作为圣诞树的针叶树怎么能在北方的冬天保持它们的绿色针叶呢？科学并没有为这个问题提供一个很好的答案，但是现在一个国际科学家团队，包括来自乌梅大学的研究人员，已经破译出光合机制的捷径可以让松树的针叶保持绿色。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
在冬季，光能被绿色叶绿素分子吸收，但不能被光合作用机制中的下游反应所利用，因为冰冻的温度阻止了大多数生化反应。尤其是在早春的时候，温度仍然很低，但阳光已经很强，多余的光能会破坏光合机械的蛋白质。研究人员表明，光合装置的连接方式特殊，使得松针全年保持绿色。
图 6 变化的自然环境条件下光合机械驯化的分子模型
在正常情况下，这两个光系统，即吸收光能并将其转化为化学能的两个功能单元，彼此保持距离，以防止走捷径，实现高效的光合作用。在冬季，两个光系统所在的类囊体膜的结构被重组，使两个光系统发生物理接触。研究人员表明，光系统II直接向光系统I提供能量，当环境变得恶劣时，这种捷径模式可以保护绿色叶绿素和针叶。
“我们在三个季节里跟踪了瑞典北部乌梅的几棵松树，”乌梅大学的博士生普桑·巴格说，他一年四季都在收集样本，并做了许多分析至关重要的是，我们可以“直接从室外”对针头进行研究，以防止它们在实验室环境中适应更高的温度，然后再对它们进行分析，例如用电子显微镜观察类囊体膜的结构。”
所有的工厂都有安全阀来处理多余的光能，这些光能要么以热量的形式散失，要么以荧光灯的形式散失。然而，似乎只有针叶树具有如此强大的瓣膜，能够在极端的北方冬季保持光合作用的完整性。研究小组将生物化学和超快荧光分析相结合，这是一种非常复杂的方法，可以在皮秒时间尺度上解析叶绿素荧光光。像这样，他们可以演示松针如何处理多余的光能，以保护它们敏感的光合器官不受损害。
“我们需要调整设备，以便在寒冷的温度下研究松针，以便捕捉到这种独特的机制，”阿姆斯特丹维利大学的Volha Chukhutsina解释说，她已经完成了大部分的超快荧光分析我们也试过云杉针，但很难很好地融入设备中，开发了时间分辨荧光测量技术的世界卫生组织补充道：“松针给了我们研究这种捷径机制的机会，这种机制也被称为溢出，因为它们确实表现出极端的适应能力。”，但研究人员认为，对于其他针叶树物种，如典型的圣诞树云杉和冷杉，这种机制可能是相似的，因为它们的光合机构相似。
来自乌梅大学的斯特凡·詹森教授说：“这种非凡的适应不仅让我们在圣诞节期间感到愉快，而且事实上对人类极其重要。”如果不是针叶树能够在极端严酷的冬季气候中生存，北半球的广大地区可能还没有成为殖民地，因为针叶树提供了木柴、住房和其他必需品。时至今日，它们仍是环极泰加地区大部分地区经济的基础。”
More information: Pushan Bag et al. Direct energy transfer from photosystem II to photosystem I confers winter sustainability in Scots Pine, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-20137-9
来源：PlantBiotech 植物生物学
原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTk2MTcyOA==&mid=2247494332&idx=1&sn=3c8335444c489dca04738a7470e1e2eb
版权声明：除非特别注明，本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道，不代表本站观点，仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有，如有侵权，请联系删除。
电话：（010）86409582
邮箱：kejie@scimall.org.cn
微信
科技工作者之家
京公网安备11010202008424号
