Fotosynteesi on prosessi, että kasvit käyttävät kääntää valoa, hiilidioksidia, vettä ja sokereita, että polttoaineen kasvien kasvua, käyttämällä ensisijainen fotosynteesin Rubisco-entsyymin.
suurin osa maapallon kasvilajeista käyttää C3-fotosynteesiä, jossa ensimmäinen tuotettu hiiliyhdiste sisältää kolme hiiliatomia., Tässä prosessissa, hiilidioksidi siirtyy kasvi läpi sen ilmaraot (mikroskooppisen pienet huokoset lehdet), jossa keskellä on useita monimutkaisia reaktioita, Rubisco-entsyymi korjaa carbon sokeriksi kautta Calvin-Benson syklin. Kaksi keskeistä rajoitusta kuitenkin hidastaa fotosynteesiä.
- Rubisco pyrkii korjaamaan hiilidioksidia, mutta voi myös korjata happimolekyylejä, jolloin syntyy myrkyllinen kahden hiilen yhdiste. Rubisco korjaa happea noin 20 prosenttia ajasta aloittaen fotorespiraatioksi kutsutun prosessin, joka kierrättää myrkyllistä yhdistettä., Fotorespiraatio maksaa laitosenergiaa, jota se olisi voinut käyttää yhteyttämiseen.
- kun stomata on avoin päästämään hiilidioksidia sisään, ne päästävät myös vesihöyryä ulos, jolloin C3-kasvit ovat epäedullisessa asemassa kuivuudessa ja korkean lämpötilan ympäristöissä.
kasvit ovat kuitenkin kehittäneet toisenlaisen fotosynteesin, joka auttaa vähentämään näitä häviöitä kuumissa, kuivissa ympäristöissä. Vuonna C4-fotosynteesi, jossa on neljä-hiili-yhdiste on valmistettu, ainutlaatuinen lehtiä anatomia mahdollistaa hiilidioksidin keskittyä ’bundle line’ solujen ympärillä Rubisco., Tämä rakenne tuottaa hiilidioksidia suoraan Rubisco, tehokkaasti poistamaan sen kosketuksiin hapen kanssa ja tarve photorespiration. Lisäksi tämä sopeutuminen mahdollistaa kasvien säilyttää vettä kautta kyky jatkaa vahvistamisesta hiiltä, kun stomata on suljettu.
C4—kasvit—mukaan lukien maissi, sokeriruoko ja durra-välttävät fotorespiraatiota toisen Pep-nimisen entsyymin avulla hiilen kiinnittymisen ensimmäisen vaiheen aikana. Tämä vaihe tapahtuu mesophyll soluja, jotka sijaitsevat lähellä ilmaraot, jossa hiilidioksidin ja hapen syöttää kasvi., PEP on kiinnostuneempi hiilidioksidimolekyyleistä ja reagoi siksi paljon epätodennäköisemmin happimolekyylien kanssa. PEP korjauksia hiilidioksidia tulee neljä-hiili-molekyylin, nimeltään malate, joka on kuljetettu syvemmälle nippu tuppi soluja, jotka sisältävät Rubisco. Malate on sitten jaoteltu yhdiste, joka kierrätetään takaisin PEP ja hiilidioksidi, että Rubisco korjauksia sokereita—ilman käsitellä happea molekyylejä, jotka ovat runsaasti mesophyll soluja.,
C3-kasvit eivät ole anatominen rakenne (ei nippu tuppi soluja) eikä runsaasti PEP carboxylase välttää photorespiration kuin C4-kasveista. RIPE-hankkeen yhtenä painopisteenä on luoda tehokkaampi väylä fotorespiraatiolle C3-viljelykasvien tuottavuuden parantamiseksi.
RIPE-hanke pyrkii myös parantamaan C3-viljelykasvien fotosynteesiä paremman ruokaturvan varmistamiseksi tulevissa ilmastoskenaarioissa., C3-kasveja rajoittaa hiilidioksidi, ja ne voivat hyötyä ilmastokriisin aiheuttamasta ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvusta. Tätä hyötyä voidaan kuitenkin kompensoida samanaikaisella lämpötilan nousulla, joka voi aiheuttaa stomataalista stressiä.
C3-kasvit ovat joitakin tärkeimmistä lähteistä kaloreita ympäri maailmaa: cowpea, maniokki -, soija-ja riisi. Alueet, joilla näitä viljelykasveja kasvatetaan, ovat usein kuumia ja kuivia, eli ne voisivat hyötyä C4-fotosynteesin energiansäästömekanismeista., Vaikka C3-fotosynteesi on enemmän parantamisen varaa, meidän tietokone mallit viittaavat siihen, että voimme parantaa molempia fotosynteesi lisätä sadon tuotantoa.
By: Katherine Meacham-Hensold || Edited by: Amanda Nguyen
Vastaa