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I ricercatori trovano come gli impianti carenti del ferro si proteggono da indicatore luminoso offensivo

I ricercatori hanno identificato come gli impianti carenti del ferro si proteggono da indicatore luminoso offensivo, secondo uno studio di Dartmouth.

Lo studio, pubblicato negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze, mostra come gli impianti che mancano del ferro ottimizzano la fotosintesi e descrive i trattamenti genetici che regolamentano la protezione leggera in impianti che mancano dei livelli sufficienti del minerale.

Stiamo provando ad identificare i geni a valle che gestiscono il risparmio di temi del bloccaggio e della conversione di luce solare in impianti. Questo studio aggiunge a cui conosciamo circa come gli impianti rispondono a cambiamento ambientale ad un momento critico per il nostro approvvigionamento di generi alimentari umano.„

Maria Lou Guerinot, ricercatore senior ed il professor delle scienze biologiche all'istituto universitario di Dartmouth

Rivesta di ferro è importante in esseri umani per il trasporto dell'ossigeno nel sangue ed è un cofattore chiave per molte reazioni enzimatiche compreso la generazione di energia in mitocondri. Secondo la ricerca citata nello studio, la carenza di ferro è il disordine nutrizionale più prevalente in esseri umani.

Il ferro è egualmente una sostanza nutriente importante per gli impianti. La carenza di ferro limita severamente la fotosintesi, piombo ai rendimenti in diminuzione.

Poiché la maggior parte della gente ottiene la maggior parte delle loro calorie e sostanze nutrienti dagli impianti, è importante che i ricercatori capiscono come gli impianti elaborano il minerale.

“La carenza di ferro ha molti effetti contrari sulla fotosintesi,„ ha detto Guerinot. “È critico che gli impianti ottengono i livelli sufficienti di ferro mentre però regolando il metabolismo per compensare hanno diminuito la disponibilità del ferro ed hanno diminuito il risparmio di temi fotosintetico.„

Secondo il documento, il sistema di assorbimento del ferro in impianti è regolamentato da una cascata delle attività, molte di cui sono state scoperte dal laboratorio del Guerinot di Dartmouth. Durante la carenza di ferro, gli impianti alterano l'espressione dei geni per aumentare l'assorbimento, la distribuzione e l'utilizzazione del ferro.

Mentre molto è conosciuto circa la risposta alla carenza di ferro in root dell'impianto, poco è conosciuto circa il regolamento della risposta di carenza di ferro in foglie.

La ricerca mette a fuoco “sul fotosistema II,„ il complesso della proteina che esegue il trattamento di dissociazione dell'acqua della fotosintesi che permette che l'energia leggera sia convertita in energia chimica nelle foglie. Secondo il documento, il fotosistema II è un obiettivo importante di danneggiamento dei cloroplasti in foglie carenti del ferro. Cloroplasti; dove la fotosintesi di produttore d'energia ha luogo in un impianto; la memoria 90% del ferro in impianto va.

“Molte strategie per ottimizzare l'uso del ferro sono state documentate, ma abbiamo conosciuto piccolo circa i meccanismi di come i cloroplasti si adattano alla carenza di ferro prima di questo studio,„ abbiamo detto Garo Akmakjian, uno studente di PhD a Dartmouth quando il lavoro è stato effettuato e autore principale del documento.

Il gruppo di ricerca ha limitato la loro ricerca quanto segue la causa di imbianchimento indotto dalla luce della foglia che è stato osservato durante la carenza di ferro in un mutante che non è riuscito a fare la proteina regolatrice ILR3. L'imbianchimento comunemente è osservato durante “lo sforzo di punto culminante„ in impianti ed ha dato ai ricercatori una bugna che questi impianti mutanti ora erano più sensibili ad indicatore luminoso.

Lo studio indica che le proteine regolarici ILR3 e PYE proteggono gli impianti dall'assorbimento del troppo indicatore luminoso durante la carenza di ferro. I cambiamenti nella struttura interna dei cloroplasti sotto il controllo di queste proteine tengono conto la riparazione del fotosistema II, impedente la produzione delle specie reattive nocive dell'ossigeno.

“Abbiamo trovato che l'indicatore luminoso in eccesso può indurre le foglie a candeggiare e morire durante la carenza di ferro, ma l'attività di PYE e di ILR3 impedisce l'indicatore luminoso diventare tossica, permettendo che la fotosintesi accada senza il danno di tessuto associato in impianti ferro-affamati,„ ha detto Akmakjian, ora un ricercatore postdottorale all'università di California, riva del fiume.

Il gruppo di ricerca spera che quella capire come gli impianti si adattano il loro macchinario fotosintetico durante la carenza di ferro possa ammettere a ricercatori di ottimizzare la crescita di impianto in terreni in cui il ferro non è bioavailable.

“Con mutamento climatico, in cui e come coltiviamo i ventrigli sta cambiando,„ ha detto Guerinot. “In futuro, non avremo il lusso soltanto dei ventrigli crescenti in terreni fertili ricchi in sostanze nutrienti e con abbondanza dell'acqua.„

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.