Растения используют энергию солнечного света для фотосинтеза, но сильный солнечный свет может повредить фотосинтетические аппараты и замедлить рост растений, что называется фотоингибированием.
Растениям нужен свет для роста, но слишком много света может вызвать повреждение фотосинтетического комплекса, известного как фотосистема II.
Хотя механизмы фотоингибирования все еще остаются спорнымиу растений есть много механизмов для смягчения фотоингибирования, таких как движение хлоропластов, чтобы избежать чрезмерного поглощения света, нефотохимическое рассеивание избыточной энергии из фотосистем, механизмы очистки активных форм кислорода, производимых чрезмерно сильной световой энергией и так далее. Эволюция стольких механизмов фотозащиты указывает на давление естественного отбора для толерантности к фотоингибированию.
Международная исследовательская группа под руководством Университета Осаки Метрополитен теперь нашла некоторые подсказки о том, как растения из более холодных регионах научились отражать солнечные атаки. Исследование опубликовано в журнале Plant, Cell & Environment.
Доцент Высшей школы естественных наук Риичи Огучи и его коллеги из Австралии, Австрии и Японии в совместной работе выращивали модельные растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля), используя экотипы со всего мира.
Все растения были выращены при температуре 22°C, однако некоторые из них содержались в качестве контрольной группы при этой температуре, а другие подвергались воздействию более холодной погоды при температуре 12°C в течение трех дней. Затем растения подвергались воздействию условий 5°C в этом эксперименте.
После повреждения способности фотосинтеза под воздействием света, известное как фотоингибирование, растения восстанавливаются с определенной скоростью. Контрольный Arabidopsis thaliana не показал никакой разницы между экотипами в скорости восстановления при 5°C, но растения, акклиматизированные к холоду в течение трех дней, показали повышенную скорость восстановления после фотоингибирования, и степень увеличения была выше у экотипов из более холодных регионов.
«В ходе этого эксперимента мы обнаружили, что растения, акклиматизированные к холоду, увеличивают скорость восстановления после фотоингибирования на холоде, а способность к акклиматизации выше у экотипов из более холодных регионов. Теперь мы предполагаем, что усиленный эпидермальный экран в листьях, акклиматизированных к низкой температуре, может повысить устойчивость к фотоингибированию, вызванному УФ-B-излучением. В будущем следует изучить этот эффект экранирования видимого света у растений, прошедших акклиматизацию к холоду», заключил профессор Огучи.
Источник: Osaka Metropolitan University.
Часть световой энергии, используемой в фотосинтезе, испускается в виде флуоресценции. Фотоингибирование и восстановление можно измерить по поведению флуоресценции. Фото: Osaka Metropolitan University.
