植物如何在陰涼處發揮作用-

光合作用是植物將能量從太陽光轉化爲糖形式的化學能的過程。這些糖被植物用於生長和功能，以及用於食用它們的動物和人類的食物。

植物生長在光的可用性快速且劇烈波動的環境中，例如從在頭頂上方的雲層的陰影或在風中吹過的懸垂的樹上的葉子。因此，植物必須快速調節光合作用以最大化能量捕獲，同時防止多餘的能量造成損害。那麼植物如何防止光照強度的這些變化影響它們獲得生存所需能量的能力呢？迴應必須非常迅速。由Carnegie的Ute Armbruster和Martin Jonikas領導的研究小組揭示了植物在波動的光線中保持高光合效率的機制。他們的作品發表在Nature Communications上。

如何保持光合效率的問題影響人類依賴的植物，包括作物甚至森林，因此回答這個問題對提高農業生產力具有實際意義。

該團隊還包括Carnegie的Ari Kornfeld和Joseph Berry，他們發現一種名爲KEA3的蛋白質對於在波動的光照條件下立即調節光合效率至關重要。

光合作用分階段進行。第一階段以光子的形式吸收光並用它來產生能量存儲分子，然後將其用於爲第二階段提供動力，其將來自空氣的碳固定成碳基糖，例如蔗糖和澱粉。

KEA3關注第一階段。

在充足的陽光下，來自過量吸收的光子的能量有意地被植物作爲熱量消散。但是，如果入射光被雲阻擋，植物必須從消散多餘光子作爲熱量切換到儘可能多地收集光子。先進的分析技術證明，KEA3可以加速從全日照適應模式到陰影適應模式的切換。這種對光強度的快速響應使光合作用的第一階段更有效。

沒有功能的KEA3轉運蛋白的突變植物在過渡到弱光期間失去了大量的收穫光能作爲熱量，進一步支撐了他們的發現。

“我們發現這種用於應對光照條件的內置機器使得KEA3成爲那些對提高作物生產力以及提高光合生物化學基礎知識感興趣的人的新目標，”Jonikas說。

該論文的其他合着者是密歇根州立大學的David Kramer和L. Ruby Carrillo，西班牙Consejo Superior deInvestigacionesCientíficas的Kees Venema，以及德國Heinrich-Heine-Universität的Peter Jahns和Lazar Pavlovic。

文字說明：這是植物在雲層通過頭頂時如何面對波動的光照條件的一個例子