Вчені розкрили секрет вічнозеленої хвої
Біофізики знайшли відповідь на питання, чому хвойні дерева круглий рік залишаються зеленими. Причина - в короткому циклі фотосинтезу, на який вони переходять в зимовий час, вважають автори дослідження.
Результати якого опубліковані в журналі Nature Communications.
Вчені зі шведського університету Умео разом з колегами з Амстердамського вільного університету і канадського Університету Західного Онтаріо розшифрували механізм фотосинтезу в голках сосни і з'ясували, що взимку він протікає по скороченому циклу.
Взимку світлова енергія поглинається молекулами зеленого хлорофілу, але не використовується в наступних реакціях фотосинтетичного механізму, оскільки низькі температури зупиняють більшість біохімічних реакцій.
При яскравому сонці і низьких температурах надлишок світлової енергії може пошкодити білки фотосинтетичного механізму. Тому більшість дерев скидають листя на зиму. Але у сосни або ялини фотосинтетичний апарат влаштований особливим чином, завдяки чому їх хвоя залишається зеленою протягом усього року.
"Ми спостерігали за кількома соснами, що ростуть в Умео на півночі Швеції протягом трьох сезонів, — наводяться в прес-релізі університету Умео слова першого автора статті аспіранта Пушана Бага (Pushan Bag), який цілий рік збирав зразки хвої і проводив аналізи. - Важливо, що ми могли працювати з голками "прямо з вулиці", щоб вони не встигли адаптуватися до більш високих температур в лабораторії, перш ніж ми проаналізуємо їх, наприклад, за допомогою електронної мікроскопії, яку ми використовували для візуалізації структури тилакоїдної мембрани".
Автори встановили, що взимку структура тилакоїдної мембрани хлоропластів, в якій відбуваються світлозалежні реакції фотосинтезу, реорганізується, що призводить до виникнення фізичного контакту між двома фотосистемами — функціональними одиницями, в яких енергія світла поглинається і перетворюється в хімічну енергію.
Виявилося, що в теплих умовах фотосистеми I і II знаходяться окремо один від одного, щоб забезпечити ефективний фотосинтез, а взимку фотосистема II віддає енергію безпосередньо фотосистемі I. Таким чином хвоя сосни справляється з надмірною світловою енергією і захищає свій чутливий фотосинтетичний апарат від пошкоджень протягом екстремальної північної зими.
"Хвоя сосни дала нам можливість вивчити цей механізм скорочення, або перетікання, що представляє з себе крайню ступінь адаптації", — говорить ще один автор дослідження Альфред Хольцварт (Alfred Holzwarth) з Амстердамського вільного університету, який розробив для даного проекту спеціальний метод флуоресцентного аналізу.
"Ця чудова адаптація не тільки радує нас під час Різдва, але насправді надзвичайно важлива для розвитку людства, — продовжує професор Стефан Янссон (Stefan Jansson) з Університету Умео, який керував дослідженням. - Якби хвойні дерева не змогли вижити в суворому зимовому кліматі, великі території в Північній півкулі, можливо, не були б колонізовані людиною, оскільки хвойні дерева давали дрова, житло та інші предмети першої необхідності. І сьогодні вони складають основу економіки більшості приполярних країн".
Автори відзначають, що дослідження проводилося на соснах, але вони вважають, що аналогічний механізм властивий і іншим видам хвойних дерев .
Також читайте: