Ascultă Radio Antena Satelor Live

Oamenii de știință deschid calea spre recolte mai rezistente, după descifrarea fotosintezei

Un studiu israelian asupra fotosintezei poate deschide noi drumuri de inovare în domeniul agriculturii prin obţinerea unor culturi mai eficiente şi mai rezistente la condiţiile de mediu, transmite joi agenţia TPS.

Oamenii de știință deschid calea spre recolte mai rezistente, după descifrarea fotosintezei
Foto: Pixabay

26 Septembrie 2024, 14:46

Fotosinteza este un proces biochimic prin care plantele, algele şi unele bacterii pot transforma lumina în energie chimică sub forma glucozei, un tip de zaharuri ce este folosit pentru a le activa metabolismul.

Un produs secundar extrem de important al acestui proces este oxigenul care este eliberat de plante. Între 50% şi 80% din oxigenul Pământului este rezultatul fotosintezei.

De asemenea, acest proces duce la absorbţia dioxidului de carbon din atmosferă, aflându-se la baza lanţului trofic al planetei.

Cercetători de la Institutul Weizmann din Rehovot, conduşi de dr. Reinat Nevo sub coordonarea profesorului Ziv Reich, au descoperit că fotosinteza se adaptează la diferite niveluri ale luminii solare prin reorganizarea structurii membranelor cloroplastelor.

Procesul fotosintezei se produce în cloroplaste, organite din celulele plantelor care au membrane specializate.

Aceste membrane sunt cruciale pentru facilitarea fluxului de electroni între proteine, un aspect cheie al transformării radiaţiei solare în energie chimică utilizabilă de către plante.

Până recent, oamenii de ştiinţă credeau că structura spaţială a acestor membrane reprezintă o problemă pentru fotosinteză prin faptul că obligă electronii să călătorească pe distanţe mai lungi între proteine, încetinind astfel întregul proces.

Însă, echipa de cercetători condusă de Reinat Nevo a descoperit că aceste membrane nu sunt statice. În schimb, ele îşi modifică organizarea în funcţie de cantitatea de lumină disponibilă. Studiul a fost recent publicat în jurnalul Nature Plants.

Similar modului în care pupilele umane se dilată sau se contractă în răspuns la expunerea la lumină, membranele cloroplastelor îşi modifică alinierea când trec de la întuneric la lumină. Studiul a descoperit şi că pe măsură ce plantele trec de la întuneric la lumină, membranele cloroplastelor se ajustează, aducând proteinele mai aproape unele de altele şi scurtând distanţa pe care electronii trebuie să o parcurgă.

Această realiniere ajută procesul de fotosinteză să se producă mai eficient la intensităţi diferite ale luminii. Abilitatea membranei cloroplastelor de a se reorganiza asigură optimizarea utilizării energiei de către plante, indiferent de fluctuaţiile de intensitate a luminii solare.

În cadrul studiului, echipa de cercetători israelieni a folosit tehnologie de ultimă oră, cum ar fi microscopia electronică cu crio-scanare şi microscopia electronică cu transmisie pentru a observa membranelor cloroplastelor atât în condiţii de lumină cât şi de întuneric.

Contrar ipotezelor anterioare, studiul a dezvăluit că, în tip ce proteinele nu-şi schimbă poziţia, aranjamentul spaţial al membranelor se modifică.

Modificarea alinierii membranelor are un rol important în reglarea distanţei dintre proteine, facilitând un proces de fotosinteză mai rapid şi mai eficient.

Un motiv al acestei ajustări dinamice este protejarea plantei. În condiţii de lumină puţină sau pe timpul nopţii, fotosinteza este minimă.

În aceste situaţii membranele se distanţează, izolând proteinele şi împiedicându-le să devină hiperstimulate de lumina slabă.

Pornind de la această descoperire, echipa de cercetători a realizat un experiment folosind plante modificate genetic. Într-un grup de plante, membranele cloroplastelor au fost blocate în poziţia de lumină puternică, menţinând proteinele apropiate chiar şi în întuneric.

În celălalt grup, membranele au rămas continuu în modul de întuneric, cu proteinele distanţate. Rezultatele au fost clare: plantele cu membranele cloroplastelor blocate în modul de lumină au crescut mai mult şi au produs mai multă fotosinteză, prin comparaţie cu cele blocate în poziţia pentru întuneric.

Aceste rezultate sugerează un viitor promiţător pentru culturile modificate genetic în sensul optimizării fotosintezei.

Prin manipularea structurii spaţiale a membranei cloroplastelor, planetele ar putea creşte mai eficient şi în condiţii de lumină mai slabă sau de lumină artificială.

Modificarea genetică a plantelor pentru a optimiza fotosinteza poate duce la recolte mai bogate, în special în regiunile cu un nivel inconsistent al luminii solare, cu soluri sărace în nutrienţi sau cu climă problematică.

De asemenea, deschide noi posibilităţi pentru cultivarea în interior sau pe verticală în zonele urbane, reducând în acelaşi timp necesarul de energie pentru cultivarea hranei în mediu controlat, aşa cum sunt serele.

Cro-Magnon: fața strămoșului nostru a fost deformată de o boală genetică
Stiinta 27 August 2024, 00:53

Cro-Magnon: fața strămoșului nostru a fost deformată de o boală genetică

Omul Cro-Magnon nu era în cea mai bună stare de sănătate, potrivit unui studiu francez. El suferea de o boală genetică rară...

Cro-Magnon: fața strămoșului nostru a fost deformată de o boală genetică
Oamenii trăiau în Papua de Vest încă de acum cel puţin 55.000 de ani
Stiinta 26 August 2024, 13:27

Oamenii trăiau în Papua de Vest încă de acum cel puţin 55.000 de ani

În trecutul îndepărtat al omenirii, navigatori pricepuţi au reuşit traversări curajoase din Asia spre insule din Pacific, o...

Oamenii trăiau în Papua de Vest încă de acum cel puţin 55.000 de ani
A XI-a ediţie a Taberei de astronomie 'Să cunoaştem cerul!', în perioada 29 august - 3 septembrie
Stiinta 23 August 2024, 12:34

A XI-a ediţie a Taberei de astronomie 'Să cunoaştem cerul!', în perioada 29 august - 3 septembrie

Observatorul Astronomic şi Astroclubul 'Perseus' din cadrul Muzeului 'Vasile Pârvan' din Bârlad organizează în perioada 29...

A XI-a ediţie a Taberei de astronomie 'Să cunoaştem cerul!', în perioada 29 august - 3 septembrie
Strategia naţională în domeniul tehnologiilor cuantice, pe agendă
Stiinta 21 August 2024, 10:22

Strategia naţională în domeniul tehnologiilor cuantice, pe agendă

Guvernul va aproba în şedinţa de miercuri, printr-o hotărâre, Strategia naţională în domeniul tehnologiilor cuantice (SNTC)...

Strategia naţională în domeniul tehnologiilor cuantice, pe agendă
Antarctica pe urmele lui Emil Racoviţă
Stiinta 21 August 2024, 09:50

Antarctica pe urmele lui Emil Racoviţă

O expoziţie de fotografie care prezintă "Antarctica pe urmele lui Emil Racoviţă" se deschide miercuri, 21 august, la Sibiu.

Antarctica pe urmele lui Emil Racoviţă
Doi astronauţi rămaşi blocaţi în spaţiu mai pot sta acolo încă opt luni (NASA)
Stiinta 15 August 2024, 19:21

Doi astronauţi rămaşi blocaţi în spaţiu mai pot sta acolo încă opt luni (NASA)

Oficiali de la NASA au declarat miercuri că doi astronauţi rămaşi blocaţi pe Staţia Spaţială Internaţională (ISS) ar putea să...

Doi astronauţi rămaşi blocaţi în spaţiu mai pot sta acolo încă opt luni (NASA)
Safirele se formează în interiorul vulcanilor şi nu la adâncimi mari în manta, aşa cum se credea
Stiinta 06 August 2024, 09:14

Safirele se formează în interiorul vulcanilor şi nu la adâncimi mari în manta, aşa cum se credea

Safirele nu se formează la mari adâncimi în mantaua terestră, aşa cum se credea, ci în zona de contact dintre magmă şi crusta...

Safirele se formează în interiorul vulcanilor şi nu la adâncimi mari în manta, aşa cum se credea
Un meteorit rar care s-a prăbuşit în Germania are o vechime de 4,5 miliarde de ani şi un miros neplăcut
Stiinta 04 August 2024, 16:25

Un meteorit rar care s-a prăbuşit în Germania are o vechime de 4,5 miliarde de ani şi un miros neplăcut

Meteoritul care s-a prăbuşit lângă Berlin în ianuarie 2024 are o vechime de aproximativ 4,5 miliarde de ani şi aparţine...

Un meteorit rar care s-a prăbuşit în Germania are o vechime de 4,5 miliarde de ani şi un miros neplăcut