植物如何在阴凉处发挥作用-四季植物网

光合作用是植物将能量从太阳光转化为糖形式的化学能的过程。这些糖被植物用于生长和功能，以及用于食用它们的动物和人类的食物。

植物生长在光的可用性快速且剧烈波动的环境中，例如从在头顶上方的云层的阴影或在风中吹过的悬垂的树上的叶子。因此，植物必须快速调节光合作用以最大化能量捕获，同时防止多余的能量造成损害。那么植物如何防止光照强度的这些变化影响它们获得生存所需能量的能力呢？回应必须非常迅速。由Carnegie的Ute Armbruster和Martin Jonikas领导的研究小组揭示了植物在波动的光线中保持高光合效率的机制。他们的作品发表在Nature Communications上。

如何保持光合效率的问题影响人类依赖的植物，包括作物甚至森林，因此回答这个问题对提高农业生产力具有实际意义。

该团队还包括Carnegie的Ari Kornfeld和Joseph Berry，他们发现一种名为KEA3的蛋白质对于在波动的光照条件下立即调节光合效率至关重要。

光合作用分阶段进行。第一阶段以光子的形式吸收光并用它来产生能量存储分子，然后将其用于为第二阶段提供动力，其将来自空气的碳固定成碳基糖，例如蔗糖和淀粉。

KEA3关注第一阶段。

在充足的阳光下，来自过量吸收的光子的能量有意地被植物作为热量消散。但是，如果入射光被云阻挡，植物必须从消散多余光子作为热量切换到尽可能多地收集光子。先进的分析技术证明，KEA3可以加速从全日照适应模式到阴影适应模式的切换。这种对光强度的快速响应使光合作用的第一阶段更有效。

没有功能的KEA3转运蛋白的突变植物在过渡到弱光期间失去了大量的收获光能作为热量，进一步支撑了他们的发现。

“我们发现这种用于应对光照条件的内置机器使得KEA3成为那些对提高作物生产力以及提高光合生物化学基础知识感兴趣的人的新目标，”Jonikas说。

该论文的其他合着者是密歇根州立大学的David Kramer和L. Ruby Carrillo，西班牙Consejo Superior deInvestigacionesCientíficas的Kees Venema，以及德国Heinrich-Heine-Universität的Peter Jahns和Lazar Pavlovic。

文字说明：这是植物在云层通过头顶时如何面对波动的光照条件的一个例子