fotosynthese is het proces dat planten gebruiken om licht, kooldioxide en water om te zetten in suikers die plantengroei stimuleren, met behulp van het primaire fotosynthetische enzym Rubisco.
De meeste plantensoorten op aarde maken gebruik van C3-fotosynthese, waarbij de eerste geproduceerde koolstofverbinding drie koolstofatomen bevat., In dit proces, kooldioxide komt een plant door zijn stomata (microscopische poriën op plantenbladeren), waar te midden van een reeks complexe reacties, het enzym Rubisco fixeert koolstof in suiker door de Calvin-Benson cyclus. Twee belangrijke beperkingen vertragen echter de fotosynthese.
- Rubisco wil koolstofdioxide fixeren, maar kan ook zuurstofmoleculen fixeren, waardoor een giftige twee-koolstofverbinding ontstaat. Rubisco fixeert zuurstof ongeveer 20 procent van de tijd, het initiëren van een proces genaamd fotorespiratie dat de giftige verbinding recycleert., Fotorespiratie kost de energie die de plant had kunnen gebruiken om fotosynthese te maken.
- wanneer stomata open staan om koolstofdioxide binnen te laten, laten ze ook waterdamp eruit, waardoor C3-planten in een nadelige positie verkeren in droogte-en hogetemperatuuromgevingen.
planten hebben echter een andere vorm van fotosynthese ontwikkeld om deze verliezen in warme, droge omgevingen te helpen verminderen. In C4 fotosynthese, waar een vier-koolstofverbinding wordt geproduceerd, maakt de unieke bladanatomie het mogelijk om kooldioxide te concentreren in’ bundel schede ‘ cellen rond Rubisco., Deze structuur levert kooldioxide rechtstreeks naar Rubisco, effectief verwijderen van het contact met zuurstof en de behoefte aan fotorespiratie. Bovendien kunnen planten dankzij deze aanpassing water vasthouden door koolstof te blijven fixeren terwijl de stomata gesloten zijn.
C4 planten – waaronder maïs, suikerriet en sorghum—vermijden fotorespiratie door gebruik te maken van een ander enzym genaamd PEP tijdens de eerste stap van koolstoffixatie. Deze stap vindt plaats in de mesofylcellen die zich dicht bij de stomata bevinden waar kooldioxide en zuurstof de plant binnenkomen., PEP wordt meer aangetrokken tot koolstofdioxidemoleculen en is daarom veel minder waarschijnlijk om met zuurstofmoleculen te reageren. PEP fixeert kooldioxide in een vier-koolstofmolecuul, malaat genaamd, dat wordt getransporteerd naar de diepere bundel schede cellen die Rubisco bevatten. Het malaat wordt dan opgesplitst in een verbinding die wordt gerecycleerd terug in PEP en kooldioxide dat Rubisco fixeert in suikers—zonder te hoeven omgaan met de zuurstofmoleculen die overvloedig zijn in de mesofylcellen.,
C3 planten hebben niet de anatomische structuur (geen bundel schede cellen) noch de abundantie van PEP carboxylase om fotorespiratie te voorkomen zoals C4 planten. Een focus van Het RIPE project is het creëren van een efficiëntere route voor fotorespiratie om de productiviteit van C3 gewassen te verbeteren.
Het RIPE-project werkt ook aan het verbeteren van de fotosynthese in C3-gewassen om een grotere voedselzekerheid te garanderen onder toekomstige klimaatscenario ‘ s., C3-installaties worden beperkt door kooldioxide en kunnen profiteren van de toenemende niveaus van atmosferische kooldioxide als gevolg van de klimaatcrisis. Dit voordeel kan echter worden gecompenseerd door een gelijktijdige verhoging van de temperatuur die stomatale stress kan veroorzaken.
C3 planten bevatten enkele van de belangrijkste bronnen van calorieën over de hele wereld: cowpea, cassave, soja en rijst. De regio ‘ s waar deze gewassen worden geteeld zijn vaak heet en droog, wat betekent dat ze kunnen profiteren van de energiebesparende mechanismen van C4 fotosynthese., Terwijl C3 fotosynthese meer ruimte heeft voor verbetering, suggereren onze computermodellen dat we beide soorten fotosynthese kunnen verbeteren om de productie van gewassen te verhogen.
door: Katherine Meacham-Hensold / / bewerkt door: Amanda Nguyen
Geef een reactie