Fotosyntesen er den prosessen som plantene bruker til å slå lys, karbondioksid og vann til sukker som drivstoff plantevekst, ved hjelp av den primære fotosyntetiske enzymet Rubisco.
flertallet av plante-arter på Jorden bruker C3 fotosyntesen, der den første karbon stoff som produseres inneholder tre karbonatomer., I denne prosessen, karbondioksid går inn i en plante gjennom sin stomata (mikroskopiske porene på plante blader), der blant en rekke komplekse reaksjoner, enzymet Rubisco løser karbondioksid til sukker gjennom Calvin-Benson syklus. Imidlertid to viktige begrensninger tregere fotosyntesen.
- Rubisco tar sikte på å løse karbondioksid, men kan også løse oksygen molekyler, noe som skaper en giftig to-karbon sammensatt. Rubisco løser oksygen rundt 20 prosent av tiden, starter en prosess som kalles fotorespirationen som resirkulerer giftig stoff., Fotorespirationen kostnader anlegget energi det kunne ha brukt til å photosynthesize.
- Når stomata er åpne for å la karbondioksid i, er de også la vanndamp ut, forlater C3 planter en ulempe i tørke og høye temperaturer.
Imidlertid, planter har utviklet seg i en annen form av fotosyntesen for å bidra til å redusere disse tapene, i varme, tørre miljøer. I C4-fotosyntese, hvor en fire-karbon stoff som er produsert, unik blad anatomi lar karbondioksid til å konsentrere seg i ‘bunt skjede’ celler rundt Rubisco., Denne strukturen gir karbondioksid rett til Rubisco, effektiv fjerning av sin kontakt med oksygen, og behovet for fotorespirationen. Hva er mer, denne tilpasningen gjør at planter til å holde på vann gjennom muligheten til å fortsette å fikse karbon mens stomata er lukket.
C4-planter—blant annet mais, sukkerrør, og sorghum—unngå fotorespirationen ved hjelp av et annet enzym som kalles PEP i løpet av første trinn av karbon fiksering. Dette trinnet tar plass i mesophyll celler som ligger i nærheten av stomata hvor karbondioksid og oksygen inn i anlegget., PEP er mer tiltrukket av karbondioksid molekyler og er derfor mye mindre tilbøyelige til å reagere med oksygen molekyler. PEP løser karbondioksid inn i en fire-karbon-molekylet, kalles malate, som er transportert til dypere bunt skjede celler som inneholder Rubisco. De malate er så brutt ned i et stoff som er resirkulert tilbake til PEP og karbondioksid som Rubisco løser inn sukker—uten å måtte hanskes med oksygen molekyler som er rikelig i mesophyll celler.,
C3 planter ikke har en anatomisk struktur (ingen bunt skjede-celler) og heller ikke overflod av PEP carboxylase å unngå fotorespirationen som C4-planter. Ett fokus på MODNE prosjektet er å skape en mer effektiv vei for fotorespirationen til å forbedre produktiviteten til C3 avlinger.
MODNE prosjektet er også å arbeide for å øke fotosyntesen i C3 avlinger for å sikre større matsikkerhet under fremtidige klima-scenarier., C3-planter er begrenset av karbondioksid og kan dra nytte av økende nivåer av atmosfærisk karbondioksid som følge av klimakrisen. Imidlertid, denne fordelen kan bli motvirket av en samtidig økning i temperatur som kan føre til stomatal stress.
C3 planter inkluderer noen av de viktigste kildene til kalorier over hele verden: cowpea, cassava, soyabønner og ris. De regionene hvor disse avlinger dyrkes i er ofte varmt og tørt, som betyr at de kan dra nytte av den energibesparende mekanismer for C4-fotosyntese., Mens C3 fotosyntesen har mer rom for forbedring, datamaskinen vår modeller tyder på at vi kan forbedre begge typer av fotosyntesen for å øke avlinger.
Av: Katherine Meacham-Hensold || Redigert av: Amanda Nguyen
Legg igjen en kommentar