Le persone evitano le scottature solari applicando la protezione solare. Ma come fanno le piante a evitare di scottarsi?

Gli scienziati hanno una comprensione sempre più sofisticata dei meccanismi che garantiscono una fotosintesi efficiente in condizioni di luce controllate in laboratorio. Ma si sa meno sulla regolazione della fotosintesi quando le piante sperimentano cambiamenti rapidi ed estremi nella luce solare, che possono potenzialmente causare effetti dannosi sull'efficienza fotosintetica e sulla produttività.

Rob Ultimo, Professore Barnett Rosenberg della Michigan State University, e ricercatore post-dottorato Jun Liu, stanno lavorando per comprendere meglio questi meccanismi. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati questo mese nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

I ricercatori della MSU hanno scoperto il ruolo fondamentale svolto da MPH2, una proteina nel lume della membrana tilacoide del cloroplasto necessaria per la riparazione del fotosistema II, o PSII, quando danneggiato dall'energia luminosa in eccesso. Hanno scoperto che la perdita di MPH2 nella pianta da fiore Arabidopsis thaliana causa un deficit di riparazione del PSII in condizioni di luce variabile.

"La fotosintesi ha un atto di bilanciamento. L'energia dalla luce solare è essenziale per la conversione di anidride carbonica e acqua in biomassa ed energia chimica. Troppa energia dal sole distrugge la capacità di PSII di funzionare, e questi centri di reazione danneggiati devono essere riparati per consentire loro di tornare all'attività della fotosintesi, " disse Ultimo, che fa parte dei dipartimenti di biologia vegetale e biochimica e biologia molecolare del College of Natural Science.

Hanno anche scoperto che i mutanti in questa proteina – e molti altri mutanti di riparazione PSII descritti in precedenza – soffrono quando vengono cresciuti in condizioni di luce che cambiano dinamicamente.

"Questo è in contrasto con i mutanti che sono difettosi nel prevenire danni, che non sembrano soffrire in condizioni di luce dinamica, " Ultimo detto. "Questa differenza tra meccanismi di riparazione e protezione ha un'importanza potenziale per la progettazione di piante coltivate 'resilienti' che siano produttive in condizioni di stress e dinamiche".

La quantità di sole che splende sulle piante varia enormemente su scale temporali dai secondi alle stagioni, ha detto Liu.

"Trovo affascinante che questo meccanismo molecolare permetta agli organismi fotosintetici di prosperare nonostante questi enormi cambiamenti, " Egli ha detto.

Questi risultati possono offrire informazioni sull'evoluzione della fotosintesi, Liu ha aggiunto.

"Comprendere il ruolo dell'MPH2 e di altre proteine ​​di riparazione del PSII potrebbe portare alla riproduzione e all'ingegneria genetica di colture in grado di sopportare climi rigidi e ambienti dinamici per soddisfare in modo sostenibile la crescente domanda di cibo, carburante e fibre in questo momento di cambiamento climatico e rapida crescita della popolazione, " Egli ha detto.