Для чего растению нужно так много хлорофилла в листьях, похоже, выяснили российские ученые из Южного федерального университета и Российского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов. В связи с полученными ими в ходе экспериментов новыми данными они пришли к выводу, что старое определение фотосинтеза — про поглощение углекислого газа и выделение кислорода, которое все мы учили в школе, — не совсем правильное. Точнее, не полное. Автор работы, опубликованной недавно в Plant Physiology and Biochemistry, заведующий лабораторией экологии и физиологии растений ЮФУ Владимир Лысенко рассказал «МК» о том, что на самом деле представляет собой фотосинтез.
Итак, напомним, что согласно учебникам по ботанике фотосинтез — это процесс, при котором растения используют энергию света для своего роста, выделяя кислород и поглощая углекислый газ. Отвечает за фотосинтез зеленый пигмент хлорофилл. Это что касается всем известного оксигенного варианта фотосинтеза. Однако известен и так называемый аноксигенный фотосинтез, когда кислород не выделяется и углекислый газ не поглощается, а синтезируются лишь несущие энергию молекулы АТФ. Эти два вида фотосинтеза работают в растении параллельно. Но аноксигенному варианту в общем фотосинтезе высших растений выделяли малое место.
Как сообщили в РНФ, исследователям ЮФУ под руководством Владимира Лысенко удалось доказать на целом ряде экспериментов, что на самом деле именно аноксигенный процесс с выработкой энергии для самого растения в листьях может преобладать.
Эксперимент проводили на растении драцене душистой (Dracaena fragrans), имеющей светло-зеленые полосы на листьях. Долгое время считалось, раз в обесцвеченных частях хлорофилла мало (в светлых частях драцены его оказалось почти в 8 раз меньше), то и фотосинтез в них должен идти намного хуже. Однако биологи доказали обратное. Отрезав кусочки листьев разной расцветки и измерив их способность поглощать углекислый газ и выделять кислород, они пришли к выводу, что содержание хлорофилла не отражается на газообмене: темно-зеленые и светло-зеленые части листьев поглощали углекислый газ и выделяли кислород одинаково интенсивно.
Авторы работы предположили, что в темно-зеленых секторах листьев большое количество пигмента может быть «занято» не традиционным, всем нам известным видом фотосинтеза, а аноксигенным.
— Как же вы предлагаете переписать основное определение фотосинтеза в учебниках в связи с полученными данными? — спрашиваю я Лысенко.
— Его, на мой взгляд, следовало бы сформулировать в следующем общем виде: фотосинтез — это процесс превращения энергии света в энергию химических связей, протекающий в организмах живых существ.
— То есть версию, в которой говорится про углекислый газ и кислород, предлагаете удалить?
— Нет, это только частный случай фотосинтеза. Хотя аноксигенный фотосинтез наименее изучен, как оказалось, такой тип фотосинтеза в ряде случаев (стресс, замедленный рост) может преобладать в растениях — более 50%.
— Чем ценен аноксигенный фотосинтез для растения?
— Он дает энергию для защиты от фотоингибирования растения (повреждения фотосинтетического аппарата растения избытком света).
— Вот оно как!
— Да, проблема защиты от лишнего света для растения часто бывает гораздо серьезней, чем его нехватка. Ранее проведенные эксперименты на одном из самых распространенных растений Ростова — айланте — показали, что при избытке света аноксигенный фотосинтез преобладает, а при умеренном свете он преобладает первые 30–40 мин., после чего включается обычный оксигенный фотосинтез, с поглощением углекислого газа. Включение аноксигенного фотосинтеза в данном случае является защитной реакцией. Результаты этих наших исследований опубликованы в журнале Functional Plant Biology.
— Можно ли считать, что в светло-зеленых листьях с низким содержанием пигмента работает преимущественно оксигенный фотосинтез?
— Да, по всей вероятности, это так и есть. То есть старая версия определения фотосинтеза больше подходит именно для таких листьев.
Автор: Наталья Веденеева
Заглавное фото: Елена Минашкина
