Это исследование поможет создать новые сорта растений, которые будут более устойчивы к стрессу, а также усовершенствовать методы работы с растительным генофондом.

Растущее население планеты увеличило спрос на продовольствие. Поэтому повышение эффективности использования света (LUE) в сельскохозяйственных культурах становится основной стратегией для увеличения потенциала урожайности.

Эффективность использования света — это эффективность, с которой культура производит биомассу из поглощённой световой энергии. Она зависит от эффективности фотосинтеза, где хлорофилл играет жизненно важную роль.

Современные исследования выделяют важную роль светозависимой протохлорофиллидной оксидоредуктазы (LPOR) в синтезе хлорофилла и развитии хлоропластов, особенно у ангиоспермов. Также обширные исследования показывают, что LPOR играет важную роль в реакции на абиотический стресс.

Поэтому необходим всеобъемлющий обзор исследований по LPOR для развития зародышевой плазмы растений, устойчивых к стрессу.

Исследование опубликовано в журнале Technology in Agronomy.

В этом обзоре представлен анализ LPOR — ключевого фермента в биосинтезе хлорофилла и развитии хлоропластов.

Исследователи рассматривают характеристики LPOR: паттерны экспрессии его генов, структурные характеристики и роль в восстановлении протохлорофиллида (Pchlide) до хлорофиллида (Chlide).

У множества видов были идентифицированы различные типы LPOR с разными паттернами экспрессии. Эти вариации оптимизируют темновую подготовку для эффективного синтеза хлорофилла с минимальным влиянием на фотосинтез.

LPOR похожа на семейство SDR и опирается на консервативные цистеиновые остатки для связывания субстрата и каталитической активности.

Также в обзоре рассматривается регуляция LPOR факторами окружающей среды, включая переход свет-темнота и абиотический стресс.

Исследования регуляции LPOR световым сигналом в основном сосредоточены на том, как растения зеленеют при переходе от темноты к свету.

Стрессовые факторы, такие как вода, соль/засуха, холод, жара и тень, оказывают различное влияние на активность, белки и транскрипционные уровни LPOR. Несмотря на значительный прогресс в понимании функции LPOR, в обзоре выявлены пробелы в знаниях. В частности, это касается механизмов регуляции LPOR на посттрансляционном уровне и его точной регуляции при колебаниях условий окружающей среды.

Исследователи подчёркивают, что устранение этих пробелов имеет решающее значение для оптимизации синтеза хлорофилла, повышения эффективности использования световой энергии и создания устойчивых к стрессу сортов растений. Это может иметь значительные последствия для урожайности и устойчивости сельского хозяйства.

Ведущий исследователь Вэнь-ю Ян (Wen-yu Yang) подробнее рассказал о своей работе. В ней рассматриваются:

• синтез хлорофилла и развитие хлоропластов;
• важность LPOR в обеспечении утилизации световой энергии растениями;
• схема экспрессии генов и структурно-функциональные особенности LPOR;
• роль LPOR в реакции на абиотический стресс;
• каталитический механизм LPOR;
• модуляция LPOR световыми сигналами и другими факторами окружающей среды.

Обзор подчёркивает жизненно важную роль LPOR в биосинтезе хлорофилла. Также рассматривается регуляция этого процесса у различных видов растений. LPOR имеет решающее значение для эффективного использования световой энергии и реакции на стресс у растений.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы изучить сложные механизмы регуляции LPOR. Особенно важно исследовать их в различных условиях окружающей среды, чтобы оптимизировать синтез хлорофилла. Это может привести к созданию устойчивых к стрессу культур. А это, в свою очередь, повысит продуктивность сельского хозяйства.