从负面结果到叶绿体生物化学的新发现

光合作用是一个复杂的过程，涉及许多途径和拼图，它们共同作用以维持生物体的生存。

在植物生理学的一项研究中，密歇根州立大学的研究人员揭示了植物科学中关于光合作用的基本难题之一的误解。在纠正记录时，研究人员现在可以考虑利用这些知识来改善植物功能并种植更高效的作物。

“有时你只需要了解世界是如何运作的，”这项研究的第一作者、密歇根州立大学能源植物研究实验室(PRL)的博士后研究员罗恩·库克(Ron Cook)说。

“这是基础研究，”在克里斯托夫·本宁实验室工作的库克说。 “一旦你了解了事情是如何运作的，那么你就可以开始思考如何改变事情并使它们变得更好。”

“不可行”被证明是可行的

该论文重点关注有助于在植物细胞中构建光合叶绿体膜的酶。

其中一种酶称为 LPPγ，或脂质磷酸磷酸酶γ。

LPPγ以前被认为对植物的生长至关重要。也就是说，任何缺乏这种酶的突变体都不会生长。然而，本宁实验室发现他们能够毫无问题地培养这些突变体。

该研究的首席研究员兼 PRL 主任 Benning 表示：“这篇论文本质上是建立在负面结果的基础上，纠正了文献中先前的误解，并指出了解决有关叶绿体生物化学的重要生物学问题的新方向。”

通过研究这些令人惊奇的活性突变体，研究人员进一步观察了 LPPγ 的两种酶“表亲”LPPε1 和 LPPε2。

在细胞膜中的作用

光合作用发生在植物细胞的叶绿体中，特别是在其光合膜中。

这些膜与生物学中的其他膜不同。大多数膜都含有磷脂。植物的光合膜含有糖脂。研究人员怀疑植物做出了这种转变，因为它减少了它们对土壤中磷酸盐养分的依赖。

它实际上是一个开关：膜的组成部分或脂质是从磷酸盐开始的。植物使用一种酶去除磷酸盐，并使用另一种酶用糖代替磷酸盐。

库克说：“我们知道，在磷酸盐被去除后，哪种酶会附着在糖上，但对于哪种酶负责去除磷酸盐，我们知之甚少。”

为了了解哪些酶在这个称为去磷酸化的过程中发挥作用，研究人员产生了拟南芥植物的突变体，这是研究中使用的一种模式生物。这些突变植物中的每一种都缺失了两到三种被认为参与这一过程的 LPPγ、LPPε1 和 LPPε2 酶。

去磷酸化可以发生在叶绿体内部，也可以发生在叶绿体外部，即所谓的内质网(ER)。库克说，该项目中的一种突变体难以转化急诊室中产生的脂质。

通过实验，研究人员确定其中两种酶 LPPγ 和 LPPε1 部分负责内质网衍生磷脂的去磷酸化。

“其中两个影响脂质进入叶绿体，它们的综合功能对于植物的正常生长至关重要，”本宁说。 “第三个同源物的功能仍不太确定。”

寻找这种未知的功能是研究人员下一步的工作之一，继续揭开光合作用的奥秘。