Iarna târziu, în pădurea boreală temperaturile sub limita înghețului sunt ceva obișnuit, dar, în același timp, și soarele poate străluci puternic. Această combinație este periculoasă pentru plantele cu frunze veșnic verzi, așa cum sunt coniferele.
Pigmenții clorofilieni din frunzele lor absorb lumina, însă activitatea enzimatică, încetinită de frig, împiedică plantele să utilizeze lumina pentru fotosinteză. Acest fapt expune celulele la posibile deteriorări.
Disiparea excesului de energie luminoasă sub formă de căldură, așa-numitul proces de călire non-fotochimică, este un mecanism de reglare la îndemână, rapid și dinamic, însă intermitent, care intră în funcțiune pentru protejarea plantei față de lumina intensă. Cu toate acestea, combinația dintre temperaturile negative și lumina intensă duce la o formă particulară de călire la conifere: călirea non-fotochimică susținută.
Cercetătorii de la Universitatea din Turku, Finlanda, au descoperit o parte esențială a mecanismului asociat cu călirea non-fotochimică susținută la conifere. Descoperirea este importantă, având în vedere faptul că aceste mecanism nu este pe deplin înțeles în știință.
„Am colectat mostre de frunze din natură timp de patru ani și am studiat ramuri de molid în condiții de laborator care simulau iarna târzie. Pe baza analizelor biofizice și de biologie moleculară, am putut determina că izoforma triplu fosforilată a LHCB1 și proteina fosfo-PSBS din cloroplaste sunt necesare pentru desfășurarea procesului de călire non-fotochimică, care îndepărtează excesul de lumină sub formă de căldură”, au declarat drd. Steffen Grebe și dr. Andrea Trotta de la Laboratorul de Biologie Moleculară a Plantelor din cadrul Departamentului de Biochimie al Universității din Turku.
La fosforilarea unui proteine, o grupare fosforil este adăugată unor anumiți aminoacizi, acesta fiind un mecanism obișnuit de reglare a proteinelor din celule. Fosforilarea proteinelor din frunzele de molid nu a mai fost descrisă anterior.
Cercetătorii cred că, împreună cu foto-inhibiția limitată a fotosistemului II, fosforilările duc la modificări structurale ale pigmenților proteici, astfel încât frunzele pot disipa în mod eficient excesul de energie luminoasă.
Mecanismele de reglare a fotosintezei au mai fost anterior studiate la nivel molecular în principal la speciile cu un ritm de creștere ridicat, cum ar fi planta Arabidopsis thaliana (gâscăriță) sau alga Chlamydomonas reinhardtii. Cu toate acestea, nu este posibilă studierea aclimatizării la frig a acestor specii, pentru ca apoi cunoștințele obținute să fie aplicate și speciilor de conifere. Cercetările de biologie moleculară la conifere au devenit posibile după secvențierea genomului molidului în anul 2013.
„Genomul molidului este de aprox. zece ori mai mare decât cel uman. Secvențierea genomului molidului, condusă de partenerul nostru, prof. Stefan Jansson, de la Universitatea din Umeå, a permis studierea fotosintezei la nivel molecular pe care am efectuat-o la Universitatea din Turku”, a declarat acad. Eva-Mari Aro.
Noile informații privind adaptarea molidului la mediul înconjurător pot fi utilizate pentru a analiza impactul schimbărilor climatice asupra fotosintezei la conifere și capacitatea lor de a înmagazina carbonul, deoarece fotosinteza de la conifere este de importanță majoră pentru captarea carbonului la nivel global.
Sursa: Phys.org