专家解开光合作用的秘密,这一发现或将满足粮食安全需求
434字
2019-11-19 11:58
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火星译客

光合作用的关键结构之一,目前已被专家解密。这一发现可能导致未来对光合作用过程的“重新设计”,以开发出高产、满足安全需求的粮食。

该项研究由谢菲尔德大学主导,并于今日在《 自然 》杂志上公开发表。研究揭示了细胞色素b6f——一种通过光合作用显著影响植物生长的蛋白质复合物的结构。

光合作用是地球生命的基础,它提供了维持生物圈和人类文明所需的食物、氧气和能量。

利用高分辨率的结构模型,研究小组发现,该蛋白质复合物在植物细胞叶绿体中发现的两种能将阳光转化为化学能的光能叶绿素蛋白质(光系统I和II)之间提供了电连接。

这项研究的第一作者、谢菲尔德大学分子生物学和生物技术系的博士生洛娜·马龙说:“我们研究为细胞色素b6f如何利用通过它的电流为‘质子电池’供电提供了重要的新见解。这种储存的能量可以用来制造ATP,即活细胞的能量货币。最终,这种反应提供了植物需要将二氧化碳转化为维持全球食物链的碳水化合物和生物量的能量。

使用单粒子低温电子显微镜确定的高分辨率结构模型揭示了细胞色素b6f作为传感器的新作用的新细节,该传感器可根据不断变化的环境条件调节光合作用效率。这种响应机制可以保护植物免受恶劣环境(如干旱或强光)的伤害。

谢菲尔德大学生物化学专业读者,研究的负责人之一马特·约翰逊博士补充说:“细胞色素b6f是光合作用的关键,在调节光合作用效率中起着至关重要的作用。

“以前的研究表明,通过控制这种复合物的水平,我们可以种植高产量的作物。希望未来可以利用我们从该结构中发现的新知识,合理地重新设计农作物的光合作用,以实现迫切需要的更高产量的粮食作物。到2050年,全球人口预计将达到9-100亿。”

该研究是与利兹大学阿斯特伯里结构分子生物学中心合作进行的。

现在,研究人员旨在确定细胞色素b6f如何由多种调节蛋白控制,以及这些调节剂如何影响该复合物的功能。

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