بازبینی جریان انرژی در فتوسنتز گیاه سلول های

با توسعه روش های نوآورانه برای تجسم تغییرات انرژی در subcellular محفظه در زندگی گیاهان تیم Dr مزیت Leong LIM, دانشیار دانشکده علوم زیستی از دانشگاه هنگ کنگ پس از نشان دادن چگونه کلروپلاست بهینه سازی بهره وری انرژی خود را 2 سال پیش به تازگی حل شد یک سوال برانگیز در فتوسنتز: چه منبع NADH (کاهش آميد adenine dinucleotide) در میتوکندری برای تولید ATP (آدنوزین تری فسفات)? نتایج فقط منتشر شده در مجله Nature Communications.

فتوسنتز با بهره گیری از نور به عنوان منبع انرژی برای کارخانه کلروپلاست به سنتز پروتئین از آب و مولکول های CO2. ATPplays نقش مهمی در این فرایند آن را به عنوان باعث رشد گیاه و تامین انرژی برای فعالیت های سلولی. آن را به حال شده است یک باور عمومی است که بزرگسالان در کلروپلاست گیاه می تواند واردات ATP از cytosol از سال 1969 بود اما نشان داده شده است را نادرست توسط دکتر لیم و تیم خود را در سال 2018 (توجه داشته باشید 1) از طریق معرفی یک رمان ATP سنسور در subcellular محفظه از یک C3 گیاه مدل آرابيدوپسيس تاليانا. این یافته ها تجدید نظر کرده و درک ما را در کلروپلاست ديده می شود انرژی زیستی در طول روز و شب و, چگونه مادر کلروپلاست بهینه سازی بهره وری انرژی.

یکی دیگر از مشکل حل نشده در عکس انرژی است که منبع NADH به عنوان یک سوخت برای میتوکندری (عمده ATP سنتز organelle در سلول) برای تولید ATP در طول فتوسنتز نامشخص است. برخی از محققان پیشنهاد شده است که بیش از حد کاهش معادل انجام شده توسط مازاد طريق تجمع nadph (کاهش آميد adenine dinucleotide phosphate) صادر می شود به cytosol در قالب مالات که پس از آن می توانید وارد میتوکندری از طریق مالات-OAA شاتل و تبدیل به OAA و NADH در ماتریکس میتوکندری.

از سوی دیگر برخی از محققان پیشنهاد شده است که در طول photorespiration گلیسین دکربوکسیلاز تولید مقدار زیادی از NADH در میتوکندری برای ATP تولید و مازاد کاهش معادل انجام شده توسط NADH است صادر شده توسط میتوکندری مالات-OAA شاتل به cytosol.

در بالا به دو مسیر جهت مالات-OAA شاتل در سراسر غشاء میتوکندری در طی فتوسنتز هستند مخالف به یکدیگر و در نتیجه این موضوع تا به حال شده است یک بحث مهم است.

برای مطالعه این, مشکل,,,,, Dr لیم گروه معرفی دو رمان سنسور است که اندازه گیری زمان واقعی تغییرات پویا در طريق تجمع nadph سطوح و NADH/NAD+ نسبت (این نسبت نشان دهنده کاهش/اکسیداسیون وضعیت بخشهای سلولی) در آرابيدوپسيس تاليانا. معمولی روش تشخیص نیاز به استخراج و تصفیه گیاه و متابولیت های آنها با روش شیمیایی. این روش باید چند اشکالاتی: در planta اندازه گیری و در زمان واقعی اندازه گیری پویا امکان پذیر نیست; ناتوان از اندازه گیری انرژی مولکول ها در سلول های مختلف یا انواع مختلف subcellular محفظه.

"ما رمان تکنیک حل تمام مشکلات بالا. با به کارگیری این انرژی سنسورهای ما در بر داشت که photorespiration لوازم مقدار زیادی از NADH به میتوکندری در طی فتوسنتز که بیش از NADH-dissipating ظرفیت میتوکندری. در نتیجه مازاد NADH باید صادر شده از میتوکندری به cytosol از طریق میتوکندری مالات-OAA شاتل. (نگاه کنید به شکل)" گفت: Ms Sheyli Lim یک دانشجوی دکترا و نویسنده اول یک مقاله منتشر شده در طبیعت ارتباطات. "حل این سوال اجازه می دهد تا ما را به درک بیشتر در مورد جریان انرژی بین کلروپلاست و میتوکندری در طی فتوسنتز که می تواند به ما کمک کند به غرفه راندمان فتوسنتز در آینده".

"ما اولین گروه به معرفی این سه رمان انرژی سنسور در گیاهان است. آنها باید برنامه های گسترده ای در تحقیقات مربوط به انرژی زیستی گیاه. در حال حاضر ما در حال استفاده از آنها برای مطالعه انرژی زیستی از گارد سلول های لوله گرده و رشد گیاهان C4 با همکاران بین المللی گفت:" دکتر لیم. "این رضایت به دوباره و روشن شدن برخی از کلی معتقد است که در این زمینه من. من آرزو می کنم یافته های ما در نهایت می تواند کمک به انسان ها برای افزایش, کشاورزی, تولید, " او اضافه شده است.

###

تبصره 1: آزادی مطبوعات (Oct 2018): https://www.hku.هنگ کنگ/مطبوعات/press-releases/جزئیات/c_18582.html

مقاله منتشر شده در طبیعت ارتباطات و قابل دسترسی در اینجا: https://www.طبیعت.com/fa / مقالات/s41467-020-17056-0

تصویر دانلود: https://www.scifac.hku.هنگ کنگ/مطبوعات

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.