Para las plantas y algas que llevan fotosíntesis, la luz puede ser demasiado buena. En un día brillante y soleado, una planta solo puede utilizar el 20 por ciento o menos de la luz solar absorbida. La planta disipa el exceso de luzenergía para evitar daños y estrés oxidativo, y un proceso llamado ciclo de xantofila ayuda a cambiar el cambio entre la disipación de energía y la utilización de energía.
¿Pero qué pasaría si hubiera una forma de ajustar ese ciclo sin dañar la planta? Los biólogos de plantas de Berkeley Lab están haciendo esa pregunta en un esfuerzo por aprovechar esa energía de luz adicional para mejorar el crecimiento de la planta.
"Al manipular la fotoprotección en las plantas, puede ser posible mejorar la eficiencia de la fotosíntesis, y una posible consecuencia de ello es una mayor productividad del cultivo", dijo Krishna Niyogi, científico de la facultad en la División de Biofísica Molecular y Bioimagen Integrativa de Berkeley Lab yprofesor de biología vegetal y microbiana de UC Berkeley. "Esta es un área de exploración relativamente nueva y poco apreciada cuando se trata de comprender y mejorar la fotosíntesis".
El ciclo de xantofila implica la síntesis de un pigmento llamado zeaxantina, un antioxidante que le da al maíz su color amarillo, de otro pigmento llamado violaxantina. La violaxantina despoxidasa VDE es la enzima clave responsable de este proceso, que se activaengranaje en presencia de exceso de luz.
Niyogi y un investigador postdoctoral en su laboratorio, Zhirong Li, identificaron recientemente un objetivo en el mecanismo de fotoprotección al estudiar la alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii que se usa ampliamente como organismo modelo para estudiar la fotosíntesis. El alga produjo una enzima llamada VDE cloroforino CVDE que era completamente diferente de las otras enzimas vegetales en el ciclo de la xantofila.
Para confirmar si esta nueva enzima desempeñaba el mismo papel que las otras enzimas de xantofila, los investigadores insertaron el gen CVDE en formas mutantes de algas y plantas que no producen zeaxantina. Descubrieron que esta enzima CVDE restableció con éxito las capacidades fotoprotectoras delalgas y plantas.
Notablemente, la proteína CVDE en las algas se encuentra en un área completamente diferente de la célula, el lado del estroma de la membrana tilacoidea que su contraparte en las plantas. Al analizar su historia evolutiva, los investigadores encontraron que CVDE es más probableevolucionó a partir de una enzima antigua que estaba presente en el ancestro común de las algas verdes y las plantas.
"Hay aproximadamente 700 millones de años o más de separación evolutiva entre el grupo de algas verdes que estudiamos y las plantas terrestres", dijo Li. "A pesar de esto, la proteína CVDE atípica que identificamos realiza la misma función fotoprotectora. Esto significa que puedesea posible mezclar y combinar los componentes reguladores de la recolección de luz de diferentes clados de organismos fotosintéticos para ajustar la eficiencia de la fotosíntesis ".
Los investigadores dijeron que la enzima CVDE podría usarse para optimizar la fotoprotección y, por lo tanto, mejorar la fotosíntesis y la productividad del cultivo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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