Как растения защищаются от избытка солнечного света?

Исследовательская группа Анжали Пандит обнаружила, что ключевой переключающий белок PsbS меняет свою форму при избытке солнечного света, что запускает механизм защиты растения. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Механизм защиты

При слишком ярком свете в хлоропластах растения происходит закисление (ацидификация). Гипотеза заключается в том, что белок-переключатель PsbS реагирует на это закисление и посылает сигнал к светособирающей антенне растения. Антенна затем отключается и преобразует избыточный солнечный свет в тепло, предотвращая фотоповреждение.

Открытие

Учёные из Лейденского института химии и Амстердамского свободного университета (VU Amsterdam) выяснили, как работает переключающий эффект белка PsbS. С помощью направленных мутаций белка и передовых методов ЯМР (NMR) и инфракрасной лазерной спектроскопии они показали, где именно в белке происходят ключевые структурные изменения при избытке света.

Значение для продовольственной безопасности

Этот защитный механизм важен для растений, но он также ограничивает эффективность преобразования света в энергию. Анжали Пандит отмечает: «Понимание механизмов фотосинтеза позволит нам, например, тонко настраивать эту защиту, чтобы улучшать сельскохозяйственные культуры. Это может привести к увеличению производства пищи и лучшей устойчивости к засухе». Ранее было показано, что табачные растения с повышенной выработкой PsbS дают на 15% больше биомассы.

Следующий шаг — выяснить, как именно PsbS передаёт сигнал тревоги и как это приводит к регулированию реакции фотосинтеза. Это станет целью проекта, поддержанного грантом NWO ENW-GROOT (2020). «Такие фундаментальные исследования помогут внести вклад в глобальную продовольственную безопасность в условиях меняющегося климата», — заключает Пандит.