2023-06-16 11:14:31
植物通过光合作用为我们提供氧气——这在学校很普遍。一个国际研究小组现在表明，特别是在低温与强光同时发生的早春，针叶树针叶通过使用一种古老的机制消耗而不是产生氧气。结果发表在NatureCommunications上。
植物光合作用发生在叶子叶绿体内的类囊体膜中，释放氧气中，向我们的大气动物和真菌进行相反的反应并在呼吸过程中消耗氧气。植物也会呼吸，例如在夜间和根部呼吸，但在白天，叶子和针叶是真正的“氧气工厂”。
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于默奥大学高级研究工程师TatyanaShutova在测试一种新仪器来测量这些针释放的氧气时感到非常惊讶。她发现松树和云杉针叶在冬季的绿色类囊体膜样本与夏季针叶表现相反。它们在光中消耗氧气。
“我认为仪器有问题并重复测量，”在默奥植物科学中心StefanJansson小组工作的TatyanaShutova说。“在几个冬天，苏格兰松树和挪威云杉的结果都是一致的。”
研究人员对结果感到困惑
TatyanaShutova分析的样本由攻读博士学位的PushanBag收集。于默奥大学的项目是针叶树如何在漫长而寒冷的北方冬季保持绿色。
对结果感到困惑，研究人员开始使用复杂技术的组合来研究这种现象。他们与于默奥大学的DmitryShevela和乌普萨拉大学的教授JohannesMessinger一起使用了一种专门的仪器来区分产生的氧气和消耗的氧气。
“为了查明氧气被吸收的确切位置，我们采取了一种消除方法来选择其他可能消耗氧气的途径，最后只剩下一个选择：氧气消耗之一-并涉及一种特殊类型的蛋白质，称为Flavodiiron蛋白质”，现为牛津大学人类前沿长期研究员的PushanBag解释道。
该团队还包括来自于默奥大学的SanchaliNanda和JennaLihavainen以及来自加拿大伦敦西安大略大学的AlexanderIvanov。
研究之间有趣的相似之处
藻类和蓝细菌使用Flavodiiron蛋白来保护它们的光合装置免受过量光的损害。开花植物在进化过程中失去了它们，但针叶树却没有，这项研究表明它们也有助于针叶树的光保护。
在三年前研究人员在同一期刊上发表的一项先前研究中，他们发现了另一种机制——一种介于光系统II和I之间的捷径，针叶树利用这种捷径来保护它们的光合装置。
“这两项研究之间存在有趣的相似之处，”负责该项目的于默奥大学植物细胞和分子生物学教授StefanJansson说。“在这两种情况下，针叶树都保留了低等植物中存在的过程，但开花植物已经失去或没有达到相同程度的利用。针叶树似乎采取了‘安全胜于遗憾’的策略，这种策略可能效率较低在最佳条件下，但使它们在恶劣的气候下更具竞争力。”
