Морские диатомеи демонстрируют высокую пластичность в адаптации к колеблющимся световым условиям
Исследовательская группа под руководством профессора Ван Гуансэ из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) сообщила о молекулярном механизме реакции морских диатомей на колеблющиеся световые условия.
Исследование было опубликовано в журнале Plant Physiology 23 сентября.
Культивирование морских диатомей в лаборатории происходит при постоянном освещении, однако световая среда в океане непостоянна — она колеблется.
«На самом деле, морские диатомеи обладают сильной способностью к адаптации к окружающей среде и, как правило, доминируют в системах апвеллинга и турбулентности», — сказал Чжоу Лу, первый автор исследования. Эти среды нестабильны, и интенсивность света в них резко меняется. Диатомеям необходимо быстро реагировать на колеблющуюся световую среду, чтобы поддерживать свой рост.
Исследователи использовали методы биоинформатики, молекулярной биологии, биохимии и физиологии, чтобы раскрыть молекулярный механизм реакции морских диатомей на колеблющийся свет.
Они обнаружили, что по сравнению с динофлагеллятами морские диатомеи могут стабильно и эффективно использовать колеблющийся свет. Белки регуляции протонного градиента (PGRL1 и PGR5) в фотосинтетической тилакоидной мембране морских диатомей чрезвычайно чувствительны к колеблющемуся свету (эта особенность явно отличается от таковой у наземных растений и пресноводных водорослей), и оба играют важную роль в реакции морских диатомей на колеблющуюся световую среду.
Более того, избыточное накопление PGRL1 подавляет эффективность фотосистемы II (PSII) при колеблющемся свете. Это важное открытие изменило традиционное представление о том, что PGRL1 играет лишь защитную роль вокруг фотосистемы I (PSI).
«Мы также обнаружили, что способность к фиксации углерода и накоплению липидов у морских диатомей увеличивается в условиях сильного колебания света», — сказал Гао Шань, другой первый автор исследования.
«Вышеуказанные результаты не только помогут нам полностью понять биологические характеристики морских диатомей, но и дадут новое представление для селекции на высокую световую эффективность и повышение выхода липидов у хозяйственно ценных диатомей в будущем», — сказал профессор Ван.