植物将电子重定向到另一种途径 以防止氧化应激造成的损害
看起来似乎不是这样,但是植物也会因吸收过多的光而遭受压力-氧化压力。现在,科学家正在研究植物应对氧化胁迫的过程。
神户大学的研究人员最近发布了一项研究结果,研究了植物如何应对氧化胁迫。该研究集中于研究人员在先前研究中观察到的异常反应。
植物如何抑制氧化应激
当植物在光合作用过程中吸收多余的光能时,它们就会遭受氧化胁迫。发生这种情况时,它们会产生活性氧-由氧原子组成的化学分子,例如过氧化物和超氧化物。这些过多的植物细胞最终会损坏它们。
根据这项研究,植物实际上具有应对氧化胁迫的手段。当植物检测到氧化应激的发作时,它们通过氧化一种称为P700的物质来抑制活性氧亚种的产生。
P700是一种叶绿素,既使植物叶片呈绿色,又有助于光合作用。当吸收阳光时,P700中的电子被激发到更高的能级。生成的带有激发电子的P700(称为P700 *)是最强的生物还原剂。然后,还原剂(例如P700 *(激发的P700))最终将电子提供给氧化剂,这就是所谓的氧化还原化学反应,变成P700 +(被氧化的P700)。
由三宅千寻弘(Chikahiro Miyake)教授领导的研究小组先前的研究证实,所有利用光合作用的产氧植物都使用P700氧化系统来应对氧化胁迫。此外,研究人员还发现P700的氧化伴随着循环电子流(CEF)。对于形成常规光合作用一部分的P700中的线性电子流,这种循环流不是必需的-那么它是做什么用的呢?
为了更多地了解这种替代流动,研究人员分析了小麦叶片中电子载体之间的相互作用。这些化合物是在植物合成自己的食物时,在光合作用期间将电子从叶绿素传输到其他化合物的化合物。
根据他们的测试,研究人员发现,在一定条件下,P700 *被氧化时,会发生电荷复合,其中电子从电子载体中流入。
在蓝细菌和绿藻的细胞水平上已经观察到这种电荷重组。然而,到目前为止,它在光合作用中的作用仍是未知的。现在,研究人员发现了它如何帮助植物应对氧化胁迫。
与氧气相比,该过程中的许多电子载体的还原电位低。结果,这些物质可以将电子传递给氧,从而产生引起氧化应激的活性氧亚种。P700和电子载流子之间的电荷复合可抑制后者将电子传递到氧气。
开发氧化应激预警系统
研究人员使用小麦叶片的事实突显了这项研究为何重要的原因。它表明,即使具有抑制机制,诸如粮食作物之类的植物仍然容易受到氧化胁迫的损害。
在先前对氧化应激的研究之后,研究人员现在正在寻求开发各种针对植物氧化应激的预警系统。这项工作的主要重点是开发用于检测植物中高水平P700 +的设备,这可能表明氧化应激即将发生或已经发生。