Многообещающий прорыв в науках о растениях может привести к фотосинтезу 2.0

Кукурузное поле недалеко от Личфилда, Великобритания.

Решая сложную структуру белка, биологи открыли в растениях важный механизм, который может привести к улучшению работы фотосинтеза и, как следствие, увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.

Фотосинтез - это гениальное изобретение природы, но это не мешает ученым сделать его еще лучше. Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, описывает, как команда из Университета Шеффилда обнаружила новые идеи о том, как электрическая химическая реакция в растениях может значительно влиять на рост растений. Исследователи называют этот механизм «бьющееся сердце» фотосинтеза. Реакция происходит в белковом комплексе, известном как цитохром b6f, который обеспечивает способность растений преобразовывать углекислый газ в углеводы во время фотосинтеза. Эта первая модель цитохрома b6f в конечном итоге может быть использована биологами-биологами для увеличения силы фотосинтеза и создания более устойчивых растений, таких как рис и пшеница.

Ученые из Университета Шеффилда создали свою структурную модель белкового комплекса с высоким разрешением с помощью криоэлектронной микроскопии. Разобравшись в сложной форме цитохрома b6f, напоминающей спагетти, ученые смогли визуализировать электрические связи между парой хлорофилловых белков, работающих на свету, внутри растительных клеток. Эти белки, известные как фотосистемы I и II, превращают солнечный свет в химическую энергию.

Структура белка цитохрома b6f.

Построив новую модель, исследователи смогли увидеть, как цитохром b6f подключается к проходящим через него электрическим токам, что позволяет активировать протонный градиент - процесс, аналогичный подключению перезаряжаемой батареи. Энергия, накопленная в этой «протонной батарее», используется растением для производства аденозинтрифосфата (АТФ) - энергетической валюты клеток.

Протонный градиент «действует как батарея», которая позволяет «синтезировать АТФ - важный метаболит, необходимый для преобразования CO2 в углевод», - объяснил соавтор исследования Мэтт Джонсон в электронном письме Gizmodo. «Мы получили структуру комплекса цитохрома b6f растений с помощью криоэлектронной микроскопии, и она показывает, как он обрабатывает свою электронно- несущую [молекулу] таким образом, чтобы удвоить количество протонов, которые она перемещает через мембрану».

Джонсон называет его «бьющимся сердцем фотосинтеза» за его важную роль в регулировании эффективности процесса .

«В конечном итоге эта реакция обеспечивает растениям энергию, необходимую для превращения углекислого газа в углеводы и биомассу, которые поддерживают глобальную пищевую цепочку», - сказала Лорна Мэлоун, первый автор исследования и аспирант кафедры молекулярной биологии Университета Шеффилда. и биотехнологии, в заявлении.

До этого нового исследования другие ученые показали ( здесь и здесь ), что можно вырастить более крупные растения, регулируя уровни цитохрома b6f - иногда им удавалось ускорить рост растений на целых 30 процентов в лабораторных условиях. Новое исследование дополнительно разъясняет, как работает этот процесс, предлагая идеи, которые в конечном итоге могут быть использованы для изменения и улучшения самого фотосинтеза.

«Мы знаем, что увеличение количества некоторых компонентов комплекса цитохрома b6f привело к увеличению количества растений» , - написала в электронном письме биолог растений Аманда Кавана, научный сотрудник Университета Иллинойса, которая не участвовала в новом исследовании. Gizmodo. «Но трудно понять, какие компоненты следует улучшить, потому что у нас не было структуры белка из растений. Без этого мы не могли бы точно знать, где химические процессы в комплексе происходят ».

Новое исследование, по ее словам, наконец раскрывает структуру цитохрома b6f в растении, показывая нам, где происходит действие внутри этого комплекса, а также дает новое понимание того, как он работает.

«Обладая этой информацией, мы теперь можем использовать инструменты синтетической биологии для улучшения этого ограничивающего скорость этапа фотосинтеза, чтобы повысить урожайность важных продовольственных культур», - сказал Кавана.

Ранее в этом году Кавана выступил соавтором статьи, в которой описывалось, как определенные генетические модификации могут еще больше улучшить фотосинтез, например, настройки, которые помогут растениям удалить токсичный побочный продукт, образующийся во время фотодыхания. Медленно, но верно мы получаем научные знания, необходимые для улучшения материнской природы. Фотосинтез - это хорошо, но он должен быть лучше, если мы надеемся прокормить население мира , которое, как ожидается, к 2050 году достигнет 9,7 миллиарда человек.

Suggested posts

Razer утверждает, что Blade 14 - самый мощный 14-дюймовый игровой ноутбук на сегодняшний день

Razer утверждает, что Blade 14 - самый мощный 14-дюймовый игровой ноутбук на сегодняшний день

Новый Razer Blade 14. Razer уже производит широкий спектр ноутбуков от 13 до 17 дюймов, но с новым Blade 14, Razer утверждает, что он стал самым мощным 14-дюймовым игровым ноутбуком на сегодняшний день.

Эта вирусная реклама вечеринки Дэна Креншоу на четвертое июля - слегка подделка

Эта вирусная реклама вечеринки Дэна Креншоу на четвертое июля - слегка подделка

Вы видели этот снимок экрана из рекламы представителя Техаса Дэна Креншоу? Конгрессмен-республиканец устраивает вечеринку в честь Дня независимости, и изображение из этой рекламы стало появляться в социальных сетях, таких как Twitter.

Related posts

Это шокирующе инвазивное вредоносное ПО украло данные с 3,25 миллиона компьютеров под управлением Windows

Это шокирующе инвазивное вредоносное ПО украло данные с 3,25 миллиона компьютеров под управлением Windows

Между 2018 и 2020 годами таинственная разновидность вредоносного ПО заразила и похитила конфиденциальные данные примерно с 3,25 миллиона компьютеров под управлением Windows, унеся с собой ужасающий объем личной информации о пользователях этих устройств.

Эти ссылки Google могут уберечь результаты поиска от испорченной жизни

Эти ссылки Google могут уберечь результаты поиска от испорченной жизни

У Google есть страница поддержки со ссылками на резервные копии, если вы стали жертвой порно-мести, доксинга или онлайн-клеветы. Google меняет свой алгоритм поиска, чтобы помочь жертвам порнографии из мести и онлайн-клеветы.

Ранее распространенные заболевания восстанавливаются после Covid Hiatus

Ранее распространенные заболевания восстанавливаются после Covid Hiatus

Цветное цифровое изображение отдельных частиц норовируса с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) с ослабевающим вирусом COVID-19 в США.

10 способов вырастить более зеленый и здоровый газон

10 способов вырастить более зеленый и здоровый газон

Для некоторых газон похож на живой коврик для приветствия, приглашающий людей в свой дом. Они могут плохо подходить к климату во многих областях (и к экологической катастрофе), но нельзя отрицать, что газоны имеют определенную визуальную привлекательность, а траву довольно весело катать.

MORE COOL STUFF

Кевин Харт говорит о культуре отмены - «Последний раз я проверял, единственный способ расти - это трахаться»

Кевин Харт говорит о культуре отмены - «Последний раз я проверял, единственный способ расти - это трахаться»

Кевин Харт недавно выступил против культуры отмены, отметив, что только общественные деятели должны быть идеальными.

Когда сценаристы "Сопрано" обратились за вдохновением к произведению Хичкока "Север через северо-запад"

Когда сценаристы "Сопрано" обратились за вдохновением к произведению Хичкока "Север через северо-запад"

В конце «Сопрано» сценаристы использовали эффект Альфреда Хичкока при создании альтернативного образа Тони Сопрано.

'Рассказ служанки': Аманда Брюгель о росте Риты после побега из Галаада

'Рассказ служанки': Аманда Брюгель о росте Риты после побега из Галаада

Шпаргалка шоу-бизнеса взяла интервью у Аманды Брюгель о роли Риты в 4 сезоне «Рассказа служанки» и ее надеждах на персонажа.

Кэмерон Гамильтон из сериала «Любовь слепа» о том, как он поддерживает Лорен Спид в решении расовых отношений в их межрасовом браке

Кэмерон Гамильтон из сериала «Любовь слепа» о том, как он поддерживает Лорен Спид в решении расовых отношений в их межрасовом браке

Кэмерон Гамильтон говорит, что ему пришлось научиться бороться с межрасовыми отношениями в браке с Лорен Спид. Супруги из сериала «Любовь слепа» документируют это в новой книге.

Электрические тепловые насосы: существующие технологии для энергоэффективного будущего

Электрические тепловые насосы: существующие технологии для энергоэффективного будущего

То, как мы отапливаем и охлаждаем здания, в которых живем и работаем, важно для сокращения выбросов парниковых газов. Хорошая новость заключается в том, что технология уже существует: электрические тепловые насосы, которые в три-четыре раза эффективнее печей.

Что такое мнимые числа?

Что такое мнимые числа?

Мнимое число - это квадратный корень из отрицательного числа. Он не может существовать на одномерной числовой прямой. Мы объясним.

Что такое дельта-вариант коронавируса?

Что такое дельта-вариант коронавируса?

Может ли рост числа случаев дельта-варианта коронавируса, впервые выявленного в Индии, создать угрозу планам возобновления деятельности в Европе и США?

5 самых высоких пустынь Земли

5 самых высоких пустынь Земли

Не во всех пустынях есть песок, и, конечно же, не во всех них жарко. Они просто очень засушливые и на них мало растительности. Это означает, что пустыни расположены по всей планете, в том числе на сверхвысоких высотах.

Королева Елизавета лучше всех откликнулась, когда рассказала, что о ней заговорили за обеденным столом G7

Королева Елизавета лучше всех откликнулась, когда рассказала, что о ней заговорили за обеденным столом G7

Королева Елизавета приняла премьер-министра Австралии Скотта Моррисона в Виндзорском замке, что стало ее первой личной аудиенцией с начала пандемии COVID-19.

Ресторан, в котором Энтони Бурден начал свою кулинарную карьеру, откроется на выходные

Ресторан, в котором Энтони Бурден начал свою кулинарную карьеру, откроется на выходные

Ресторан Brasserie Les Halles в Нью-Йорке, созданный на основе бестселлеров Бурдена «Кухня Конфиденциальная», будет возрожден в честь нового документального фильма о его жизни.

Илана Глейзер из Broad City сказала, что беременность первым ребенком - это `` самое крутое ''

Илана Глейзер из Broad City сказала, что беременность первым ребенком - это `` самое крутое ''

Илана Глейзер объявила, что в начале этого года она и ее муж Дэвид Руклин ждут своего первого ребенка.

Крис Лейн поет сыну в песне 'Ain't Even Met You Again' - 'Я чувствую себя готовым / Но я чувствую себя напуганным до смерти'

Крис Лейн поет сыну в песне 'Ain't Even Met You Again' - 'Я чувствую себя готовым / Но я чувствую себя напуганным до смерти'

Во вторник Крис Лейн вместе с PEOPLE представил свою песню Ain't Even Met You Again, в которой он поет своему новорожденному сыну Даттону Уокеру.

Шаблоны классов C ++ 17: CTAD и вывод типов

Шаблоны классов C ++ 17: CTAD и вывод типов

Цель этой статьи - продемонстрировать функцию CTAD и то, как заставить C ++ выводить тип специально для шаблонов классов с помощью инструкций по явному выводу типов, доступных начиная с C ++ 17. Метапрограммирование шаблонов C ++ - функция, известная всем разработчикам C ++, как новичкам, так и продвинутым.

Пользовательские действия GitHub в Go без Docker

Пользовательские действия GitHub в Go без Docker

GitHub Actions - отличный инструмент для создания настраиваемых рабочих процессов для создания, тестирования и развертывания вашего кода. Они гибкие, и их довольно легко начать.

Что будет с React 18?

Возможно, это самое большое улучшение пользовательского опыта.

Что будет с React 18?

React 18 содержит некоторые новые готовые улучшения и больше ориентирован на взаимодействие с пользователем и изменения внутренней архитектуры. Новые функции заключаются в следующем.

Python или Node.js: что лучше всего подходит для вашего веб-приложения?

Python или Node.js: что лучше всего подходит для вашего веб-приложения?

Правильная технология имеет значение для вашего веб-приложения. Это позволяет сопоставить ваши ожидания с возможностями технологии.

Language