Ny kunskap om växters förmåga att utnyttja solenergi
Fotosyntesen är ett av de viktigaste bidragen till att vi lever i den miljö vi har på jorden. Upptäckten av en ny kloridkanal förklarar hur växter snabbt kan justera fotosyntesen i en föränderlig miljö.
Backtravplantor med muterad kloridkanal i odlingskammare. Foto: Anders Nilsson.
Vid fotosyntesen omvandlar växter vatten och koldioxid till syre och kolhydrater med solenergins hjälp. Kolhydrater och syre är byggstenar för vår existens på jorden.
Pusselbitar till hur växter reglerar fotosyntesen
I växter drivs fotosyntesens reaktion med solenergi i kloroplastens tylakoidmembran. Fotoreaktionen splittrar vatten, vilket ger elektroner, syre och protoner. Elektronerna förs sedan vidare i en elektrontransportkedja som involverar tre olika proteinkomplex. Slutligen används elektroner och protoner för att producera energirika molekyler som ATP och NADPH, som spelar en central roll i cellens energihantering bland annat för att driva kemiska processer.
Vad många inte känner till är att kloroplasten är en av naturens proteinrikaste organeller med uppskattningsvis 5000 olika proteiner av vilka endast hälften är kända idag.
− Detta är ett stort problem där vi försöker förklara fotosyntesen och komma med lösningar för framtiden. Genom att undersöka dessa okända proteiner så har vi upptäckt nya viktiga pusselbitar för hur växter reglerar och optimerar fotosyntesen i naturen, säger Björn Lundin, forskarassistent vid institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet.
Kanal som förklarar anpassning till solljuset
I naturliga livsmiljöer utsätts växter, cyanobakterier och alger ständigt för snabba och långsamma förändringar i solljuset.
För optimering av fotosyntesen i dessa miljöer så finjusteras elektrontransporten genom att justera upptaget av solljus.
− Tillsammans med forskare från Göteborgs universitet och olika universitet i Italien och Ungern har vi upptäckt en ny kloridkanal som tillhör en ny jonkanalfamilj. I tylakoidmembranet i växten backtrav reglerar denna jonkanal fotosyntesen genom att slussa kloridjoner och påverka den elektrokemiska balansen så kallad proton motive force som finns över membranet.
Resultaten är publicerade i tidskriften Nature Communications.
− Överraskande så är denna kanalfamilj också representerad i icke-fotosyntetiska organismer såsom svampar och insekter. Detta betyder troligen att liknande kloridkanaler finns i olika celltyper och kan finjustera cellernas ämnesomsättning där som svar på förändringar i miljön, vilket tidigare inte har upptäckts, säger Cornelia Spetea Wiklund, professor vid institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet.
Artikeln namn: A voltage-dependent chloride channel fine-tunes photosynthesis in plants.
Kontakt: Björn Lundin, forskarassistent och Cornelia Spetea Wiklund, professor vid Institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs Universitet. E-post: bjorn.lundin@gmail.com; cornelia.spetea.wiklund@bioenv.gu.se, Tel: 031-7869332
Foto
Bild 1: Backtravplantor med muterad kloridkanal i odlingskammare. Foto: Anders Nilsson
Bild 2: Kloridkanalen lokaliseras till växtcellernas kloroplaster med hjälp av ett konfokalmikroskop som detekterar klorofyll i kloroplasterna (t.v.) och kloridkanalen länkat till grönt fluorescerande protein (GFP) (t.h.). Foto: Anders Nilsson
Bild 3: Björn Lundin, Bernard Pfeil, Somnath Dana, Oskar Johansson, Andrei Herdean and Cornelia Spetea Wiklund (saknas Anders Nilsson). Foto: Hugues Nziengui