Anvayisman nan yon lanmè ranje nan frè li yo, yon fèy mayi rlege nan pi ba baro nan tij li pase anpil nan yon apremidi jen te vide nan lonbraj pi wo-up yo.
Lè sa a, yon rafal kòmanse pouse, rale ak trese zèl sir yo nan konsè, fann yon fenèt nan boul la boule a 93 milyon kilomèt lwen. Li se yon premye opòtinite presye pou fotosentèz transfòme limyè solèy la nan manje. Malerezman, ekivalan fotosentetik nan yon pwoteksyon vag-yon sèl evolye pou ede plant bese domaj ki te kondwi pa Spikes toudenkou nan gwo entansite limyè-se ralanti reset apre anpil tan nan lonbraj la. Rafal la disparèt, moman sa a ale anvan fèy la ak kwizin selilè li yo ka pran avantaj.
Yon ete a valè minit sa yo, men opòtinite rate yo pou rekòlte limyè ka koute jaden mayi, ak moun ki fèm yo, yon pòsyon konsiderab nan rekòt potansyèl yo bay nan sezon otòn la. Pa dènyèman idantifye ak mezire enfliyans nan nouvo jèn ki kontwole pwoteksyon vag la, Kasia Glowacka University of Nebraska–Lincoln ak kòlèg yo ta ka ede ogmante pwodiksyon sa yo pa plis pase 20%.
Ki pa pou minimize enpòtans sovgad la, ki ale nan non ki pa fotochimik trempe, oswa NPQ, epi li ka transfòme limyè nan chalè chak fwa yon plant absòbe plis nan ansyen an pase li ka mete nan fotosentèz. Yon echèk nan koupe sikwi byochimik la, apre tout, ka mennen nan yon ogmantasyon toksik nan oksijèn ultra-reyaktif ki domaje ADN e ki ka menm touye yon selil. Men, mezi sekirite a gen yon dezavantaj: pi dousman li se pou detann epi rezime kite fotosentèz gaz absòbe limyè a, plis nan limyè ki bay enèji li gaspiye.
"Lè ou panse nan pèspektiv nan yon klowoplast nan yon selil plant, lavi vrèman difisil, "te di Glowacka, pwofesè asistan nan byochimik nan Nebraska. "Chak kèk segonn, anviwònman an ap chanje."
An 2016, Glowacka te kontribye nan yon etid ki montre ke ogmante aktivite twa jèn patikilye pèmèt plant tabak pou chanje NPQ sou ak koupe nan yon vitès pi vit, akòde li tou de pi bon pwoteksyon ak fotosentèz pi efikas. Tabak sa a, nan vire, pwodui fèy apeprè 20% pi gwo, ak simulation sijere ke menm pi gwo pwogrè ta ka posib. Rechèch swivi yo te jwenn ke menm teknik la ka jenere benefis ki sanble nan plant soya-pa sèlman pou fèy, men pwa yo tou.
Men, tabak ak plant soya anplwaye yon fòm fotosentèz diferan pase mayi, sorgo, kann ak plizyè lòt rekòt ki pi byen adapte pou kondisyon cho ak sèk—rekòt ki gen pwodiksyon yo dwe ogmante pou ede nouri 10 milya moun ki espere peple glòb la nan 2050. Glowacka te mande tèt li. si jèn yo ki kode pou aktivite NPQ nan youn ta ka jwe menm wòl sa a nan lòt la. Menmsi yo te fè sa, James Schnable nan Glowacka ak Nebraska te panse ke dwe genyen lòt jèn ki ede yon pwosesis konplèks tankou NPQ.
Yo te gen rezon. Dekouvèt yo te kòmanse ak travay nan jaden yo pandan ete 2020 ak 2021, lè ekip la te plante plis pase 700 liy mayi diferan jenetikman nan Havelock Research Farm nan nòdès Lincoln. Plan Glowacka a: gade pou diferans ki genyen nan pèfòmans NPQ nan mitan liy yo, Lè sa a, eseye toumante soti ki jèn ki te finalman responsab pou diferans sa yo. Toujou, metòd ki egziste deja pou mezire NPQ, Glowacka te konnen, yo te chè ak tan konsome. Plis pase sa, yo te lite pou plati diferans chak jou nan ekspoze chak liy nan limyè, potansyèlman gate validite nan nenpòt ki rezilta yo.
Olye ke rezoud, Glowacka devlope pwòp metòd li. Ekip la te itilize yon twou modifye pou retire ti echantiyon nan fèy chak liy nan jaden an. Retounen nan laboratwa a, chèchè yo te bay echantiyon tisi yo prèske yon jou pou adapte yo ak fè nwa a, evantyèlman mezire fliyoresans yo - yon prokurasyon pou fotosentèz ak NPQ - anvan ak apre yo fin ekspoze yo nan kliyot limyè. Olye pou yo mezire yon echantiyon chak 20 minit, ekip la te kapab okipe 96 echantiyon sou menm span sa a.
Chèchè yo te jwenn ke vitès ak grandè repons NPQ yo te varye anpil nan mitan liy yo, yon reyalite ki te ede fasilite rechèch la pou nenpòt nouvo jèn ki kapab kondwi varyasyon sa a nan mayi. Yon konparezon nan liy yo ' kòd jenetik, kwa-referans kont diferans ki genyen nan pèfòmans NPQ, evantyèlman devwale sis kandida jèn pwomèt. Plizyè nan kandida sa yo te deja abitye nan ekip la. Gen lòt ki pa t '-ki gen ladan youn ki rele PSI3, ki te prezante plis nan varyasyon sa a pase nenpòt lòt kandida.
Apre idantifye tokay sis jèn sa yo nan Arabidopsis, a plant flè souvan itilize pou etidye biyoloji plant, ekip la te kontinye bay lòd mutan: grenn Arabidopsis chak manke youn nan sis jèn yo. Nan tout sis mutan yo, pwoteksyon vag la te jeneralman paresseux pou reponn anba limyè yo, men tou pi dousman pou detann lè limyè yo te etenn. Pik NPQ yo te tipikman pi ba, tou, ak depresyon yo pi wo, sijere ke plant yo tou de tanpon mwens kont vag ak gaspiye plis nan limyè ki disponib pou fotosentèz.
Idantifikasyon jèn sa yo, ansanm ak kantite varyasyon natirèl NPQ atravè liy mayi yo, te kapab louvri wout pou elvaj. plant byen lwen pi bon nan kapitalize sou sede-ranfòse limyè solèy la, chèchè yo te di. Nan pi bon ka a, Schnable te di, efò sa yo ta ka bay fwi nan yon demi douzèn ane.
Si yo fè sa, rezilta yo ta ka pwouve yon avantaj pou kiltivatè rekòt kounye a mennen ankèt sou tout posiblite pou anpeche mank manje mondyal nan deseni kap vini yo.
"Nou ka jwenn 22% nan pwodiksyon sa a nan rekòt yo, potansyèlman, si nou ta pi vit NPQ a," Glowacka te di.
Etandone chèchè yo te kòmanse etid la byen bonè nan ane 2020, tantativ yo pou ede anpeche yon kriz mondyal kap vini an te vle di fè fas ak yon kriz kontanporen. De nan manm ekip la, Seema Sahay ak Marcin Grzybowski, te fèk rive Ozetazini—dènyèman ase ke youn pa t 'ankò jwenn yon lisans chofè. Anvan COVID-19, de yo t ap fè wout pou ale nan Havelock Research Farm.
Pwotokòl inivèsite ki fèt pou ralanti pwopagasyon viris la, menm si, mete opsyon sa a pou yon ti tan. San dekouraje, Sahay ak Grzybowski te ale regilyèman pou yo monte bisiklèt apeprè sèt mil soti nan fèm rechèch la—yon charyo 30-plis-minit nan mitan chalè a ak imidite nan yon ete Nebraska.
"Seema ak Marcin," Glowacka te di, "se vrè ewo eksperyans sa a."
Etid la se pibliye nan jounal la Nouvo fitolojis.