帮助植物更好地利用阳光

植物利用光合作用产生氧气,营养和生物能源。但这复杂的生化过程是低效的,只有一小部分的太阳能量实际上是利用光合作用。研究人员想要改变这个为了帮助增加种植作物的产量。在慕尼黑的一个研究小组已经发现叶绿体的外信封膜可以在这一过程中发挥关键作用。

植物吸收二氧化碳并使用太阳和水转化成生物质和氧气。就我们所知,没有光合作用,生活是不可能的。然而,利用光合作用过程是低效的,因为植物只有一小部分的太阳能。世界各地的研究人员正试图解码过程,以优化它,能够产生更多的生物量在较短的时间内。

物流作为一个限制因素

弗朗茨Hagn领导的研究小组,中空的结构膜生物化学教授研究小组组长亥姆霍兹慕尼黑,调查了一种新的优化方法光合作用。研究人员并没有关注化学光合作用过程,相反,他们看着可以称之为物流。“增加单糖的产量和其他代谢物在叶绿体是密集的主题研究,“Hagn说。“只是改善过程本身不会有帮助。产品还必须运出的叶绿体膜内外信封,这样工厂可以使用它们来成长。”

大量的信封内部的膜转运蛋白基因及其功能已经详细调查。然而,外层信封膜在这个过程中所起的作用是不明朗。“除此之外有一个外层信封膜功能的理论作为一种筛,允许几乎无限制的通过这些代谢物。”

额外的传输机制必须进行调查

研究人员已经表明,这并非如此。调查运输蛋白的分子结构在外层封皮膜,他们能够确定某些分子的机制之外。团队就能够证明控制运输发生,根据电荷和大小选择代谢物。“叶绿体的外信封膜一直被排除的障碍从光合作用代谢产物。现在我们已经成功地证明了膜可能是一个重要的限制和监管因素,“Hagn说。

接下来,科学家想调查进一步运输蛋白质的结构和功能细节外信封膜。长期的研究结果可以用于示例集成更多的和更大的运输蛋白膜外层信封,代谢物可以让外面的速度,从而促进植物的生长。Hagn:“增加例如能源植物的产量变得越来越重要在气候变化背景下,极端天气和能源短缺”。

参考:豪斯勒Klopfer Gunsel U, K, E, et al .代谢物结构基础运输通道OEP21叶绿体的外信封。Nat Struct杂志。2023;30 (6):761 - 769。doi:10.1038 / s41594 - 023 - 00984 - y

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