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Les chercheurs trouvent comment les centrales déficientes de fer se protègent contre la lumière dommageable

Les chercheurs ont recensé comment les centrales déficientes de fer se protègent contre la lumière dommageable, selon une étude de Dartmouth.

L'étude, publiée dans les démarches de l'académie nationale des sciences, montre comment les centrales manquant du fer optimisent la photosynthèse, et elle décrit les procédés génétiques qui règlent la protection légère aux centrales qui manquent des niveaux suffisants du minerai.

Nous essayons de recenser les gènes en aval qui règlent le rendement de la saisie et de la conversion de lumière solaire aux centrales. Cette étude ajoute à ce que nous connaissons la façon dont les centrales répondent à la modification environnementale à un moment critique pour notre apport alimentaire humain. »

Mary Lou Guerinot, chercheur senior et professeur des sciences biologiques à l'université de Dartmouth

Repassez est important chez l'homme pour le transport de l'oxygène dans le sang et est un cofacteur principal pour beaucoup de réactions enzymatiques comprenant le rétablissement d'énergie dans des mitochondries. Selon la recherche citée dans l'étude, la carence en fer est le trouble nutritionnel le plus répandu chez l'homme.

Le fer est également un nutritif important pour des centrales. La carence en fer limite sévèrement la photosynthèse, menant aux puissances diminuées.

Puisque la plupart des gens obtiennent la majorité de leurs calories et éléments nutritifs des centrales, il est important que les chercheurs comprennent comment les centrales traitent le minerai.

La « carence en fer exerce beaucoup d'effets inverses sur la photosynthèse, » a dit Guerinot. « Il est critique que les centrales obtiennent les niveaux suffisants du fer tout en également réglant le métabolisme pour compenser la disponibilité réduite de fer et le rendement photosynthétique réduit. »

Selon le papier, le système de prise de fer aux centrales est réglé par une cascade d'activités, on dont ont été découverts par le laboratoire de Guerinot de Dartmouth. Pendant la carence en fer, les centrales modifient l'expression des gènes pour augmenter la prise, la distribution, et l'utilisation de fer.

Tandis que beaucoup est connu au sujet de la réaction à la carence en fer dans des fonds de centrale, peu est connu au sujet du règlement de la réaction de carence en fer dans des lames.

La recherche se concentre sur le « photosystème II, » le composé de protéine qui exécute le procédé eau-se divisant de la photosynthèse qui permet à l'énergie de la lumière d'être convertie en énergie chimique dans les lames. Selon le papier, le photosystème II est un objectif important des dégâts aux chloroplastes dans des lames déficientes de fer. Chloroplastes ; là où la photosynthèse de production d'énergie a lieu à une centrale ; la mémoire 90% du fer à la centrale part.

« Beaucoup de stratégies pour optimiser l'usage de fer ont été documentées, mais nous avons connu peu au sujet des mécanismes de la façon dont les chloroplastes s'adaptent à la carence en fer avant cette étude, » avons dit Garo Akmakjian, un stagiaire de PhD chez Dartmouth quand les travaux ont été menés à bien et auteur important du papier.

L'équipe de recherche a rétréci leur enquête en suivant la cause du blanchiment provoqué par la lumière de lame qui a été observé pendant la carence en fer dans un mutant qui n'a pas effectué la protéine de réglementation ILR3. Le blanchiment est couramment observé pendant la « tension de point culminant » aux centrales et a donné aux chercheurs un indice que ces centrales de mutant étaient maintenant plus sensibles à la lumière.

L'étude prouve que les protéines de réglementation ILR3 et PYE protègent des centrales contre absorber excessive lumière pendant la carence en fer. Les changements de la structure interne des chloroplastes sous le contrôle de ces protéines tiennent compte du réglage du photosystème II, évitant la production des espèces réactives de l'oxygène nuisibles.

« Nous avons constaté que la lumière excédentaire peut faire blanchir et mourir des lames pendant la carence en fer, mais l'activité d'ILR3 et de PYE empêche la lumière de devenir toxique, permettant à la photosynthèse de se produire sans lésions tissulaires associées aux centrales fer-affamées, » a dit Akmakjian, maintenant un chercheur post-doctoral à l'Université de Californie, rive.

L'équipe de recherche espère que cela la compréhension comment les centrales s'adaptent de leurs machines photosynthétiques pendant la carence en fer peut admettre à des chercheurs optimiser la croissance de plantes des saletés où le fer n'est pas bioavailable.

« Avec le changement climatique, où et comment nous cultivons des collectes change, » a dit Guerinot. « À l'avenir, nous n'aurons pas le luxe des collectes seulement grandissantes dans les saletés fertiles riches en éléments nutritifs et avec le beaucoup de l'eau. »

Source:
Journal reference:

Akmakjian, G. Z., et al. (2021) Photoprotection during iron deficiency is mediated by the bHLH transcription factors PYE and ILR3. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2024918118.