En el bosque boreal durante el final del invierno, las temperaturas bajo cero son típicas, pero al mismo tiempo el sol ya puede brillar con mucha intensidad. Esta combinación es especialmente peligrosa para las plantas de hoja perenne, como las coníferas. Las proteínas de pigmento de clorofila en sus agujas absorben la luz,pero la actividad enzimática, detenida por el frío, impide que las plantas utilicen la luz para la fotosíntesis. Esto expone a las células al daño.
Disipar el exceso de energía lumínica en forma de calor, el llamado enfriamiento no fotoquímico, es un mecanismo de regulación común, rápido y dinámico pero intermitente en todas las plantas y algas, y se emplea para proteger la planta del daño causado por la altaintensidad de la luz. Sin embargo, la combinación de temperaturas de congelación y alta intensidad de luz da como resultado una forma particular de extinción en las coníferas: extinción sostenida no fotoquímica.
Investigadores de la Universidad de Turku, Finlandia, descubrieron una parte esencial del mecanismo asociado a la extinción no fotoquímica sostenida en las coníferas. El descubrimiento es significativo ya que el mecanismo en cuestión aún no se comprende bien en la ciencia.
"Recolectamos muestras de agujas de la naturaleza durante cuatro años y estudiamos ramas de abeto en condiciones simuladas que imitan a fines del invierno. Sobre la base de análisis biofísicos y de biología molecular, pudimos mostrar que la isoforma LHCB1 triplemente fosforilada y la proteína fosfo-PSBS aparecen en el cloroplastoser requisitos previos para el desarrollo de un enfriamiento no fotoquímico sostenido que disipa de manera segura la energía de la luz absorbida en forma de calor ", dicen el candidato a doctorado Steffen Grebe y la investigadora postdoctoral Andrea Trotta de la unidad de Biología Vegetal Molecular del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Turku.
En la fosforilación de una proteína, se agrega un grupo fosforilo a ciertos aminoácidos, que es un mecanismo común para la regulación de proteínas en las células. La fosforilación de las proteínas descubiertas en el abeto no se ha descrito anteriormente en la ciencia.
Los investigadores creen que, junto con la fotoinhibición limitada del fotosistema II, las fosforilaciones conducen a cambios estructurales en las proteínas pigmentarias, de modo que las agujas pueden disipar eficazmente el exceso de energía luminosa.
La secuenciación del genoma de abeto permitió una investigación novedosa
Los mecanismos de regulación de la fotosíntesis se han estudiado previamente a nivel molecular principalmente en especies de crecimiento rápido que se utilizan habitualmente en biología vegetal, como el berro Arabidopsis thaliana y el alga Chlamydomonas reinhardtii. Sin embargo, no es posible estudiar laaclimatación invernal con estas plantas y transferir fácilmente el conocimiento a las especies de coníferas. La investigación en biología molecular de las coníferas se hizo posible después de que se publicara la secuenciación del genoma del abeto en 2013.
"El genoma de la picea es aproximadamente diez veces más grande que el de los humanos. La secuenciación del genoma de la picea dirigida por nuestro socio desde hace mucho tiempo, el profesor Stefan Jansson de la Universidad de Umeå, permitió el estudio de fotosíntesis molecular que ahora hemos realizado en Turku, diceInvestigadora principal, Académica Eva-Mari Aro.
La nueva información sobre la adaptación de las piceas a su medio ambiente puede usarse para evaluar el impacto del cambio climático en la fotosíntesis de las coníferas y su capacidad de sumidero de carbono, ya que la fotosíntesis en los bosques de coníferas es uno de los sumideros de carbono más importantes a escala mundial.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Turku . Original escrito por Marjaana Suorsa. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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