Ученые ЮФУ сделали неожиданное открытие в части фотосинтеза высших растений

Исследовательская группа Южного федерального университета совместно с сотрудниками Российского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов провели исследования, в ходе которых пришли к выводу, что большая часть фотосинтеза высших растений может оказаться совсем не такой, какой ее обычно представляют.

В учебниках по ботанике написано, что фотосинтез — это процесс, при котором растения используют энергию света и создают органические вещества, выделяя при этом кислород и поглощая углекислый газ. Однако в реальности все не совсем так: известны процессы фотосинтеза, когда кислород не выделяется и углекислый газ не поглощается; синтезируются лишь несущие энергию молекулы АТФ – это так называемый аноксигенный фотосинтез. У исследователей вызывают споры его количественная оценка. Раньше считалось, что доля аноксигенного фотосинтеза в общем фотосинтезе высших растений невелика. Однако, как оказалось, большая часть фотосинтеза может не соответствовать «школьной» формулировке.

Ученые ЮФУ выяснили, что аноксигенный фотосинтез сильно недооценен и может преобладать в листьях растений. В ходе исследований были использованы методы импульсной флуориметрии и разработанный в ЮФУ новый метод Фурье-фотоакустической спектрометрии. Для исследования выбрали пестролистные растения драцены, которые имеют светло-зеленые и темно зеленые сектора (полосы) листьев

Как рассказывает руководитель группы, доцент, зав. лаб. экологии и физиологии ЮФУ Владимир Лысенко, светло-зеленые сектора содержат хлорофилла в 7–8 раз меньше, чем нормальные зеленые.

- Мы были крайне удивлены, когда обнаружили, что и те и другие поглощают углекислый газ и выделяют кислород с одинаковой скоростью. Мы предположили и получили данные, указывающие на то, что в темно-зеленых секторах хлорофилл «занят» преимущественно аноксигенным фотосинтезом. В светло-зеленых секторах этот хлорофилл утрачивается вместе с утратой части аноксигенного фотосинтеза, тогда как обычный, оксигенный фотосинтез остается неизменным, - пояснил Владимир Лысенко.

Ученые не собираются останавливаться на достигнутом. Теперь они планируют выяснить, зачем растениям избыток хлорофилла и аноксигенный фотосинтез, если они и так хорошо растут? Пока они предполагают, что все это необходимо для защиты растений от избытка света, однако реальность может оказаться намного сложнее. Над этим и планируют дальше работать ученые.

Коллектив авторов статьи представлен в основном молодыми учеными, в том числе студентами и аспирантами. Как сообщил нам Владимир Лысенко, идея работы принадлежала студентке АБиБ Елизавете Чаленко, она же и получила первые экспериментальные данные. Всего за время обучения в бакалавриате и магистратуре ЮФУ Елизавета стала соавтором 4-х публикаций в журналах первого квартиля.

Полученные данные ранее были представлены в серии работ, опубликованных в ведущих научных журналах мира. Одна из последних работ, выполненная совместно с учеными Российского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов, опубликована во французском журнале «Plant Physiology and Biochemistry».

Работы по теме публикации выполнены на базе лаборатории экологии и физиологии растений (Ботанический сад, Академия биологии и биотехнологии ЮФУ) и поддержаны грантом Российского научного фонда.