Kasvien suojeleminen auringonvalolta

#024 YDINSODAN JÄLKEINEN YMPÄRISTÖ (Saattaa 2019).

Anonim

Se on kello kaksikymmentäyksi. Et tunne hyvää. Sinun kämmentäsi ovat nälkäinen, mieli kilpailee, ja et vain voi nukahtaa. Varotoimenpiteenä mitatte vitals. Verenpaine on 160/95, huolestuttavan korkea. Otat toisen mittauksen kymmenen minuuttia myöhemmin: vielä korkea.

Ensimmäinen asia seuraavana aamuna, olet matkalla lääkärin, räjähtää skenaario jälkeen painajainen skenaario siitä, mikä meni pieleen. Mutta kun tutkitaan, sinun numerot näyttävät hyvältä.

Verenpaine voi muuttua voimakkaasti tuntien tai jopa muutamien minuuttien aikana, mutta se palestiin verrattuna kasvien tilaan, joka voi muuttua sekunnin murto-osalla valon välkkyksi tai tuulen räjäyttämiseksi.

Tutkimus osoittaa, että nopeus, jolla kasvit sopeutuvat ympäristöönsä muuttaviin muutoksiin, on elintärkeää heidän terveydelleen. Tiedemiehiä koskeva suuri ongelma on kuitenkin mitannut näitä muutoksia.

Kramer-laboratorio on polttava polku ratkaista tämä palapeli, jota ohjaa kunnianhimoinen tavoite. He haluavat parantaa kasvien fotosynteesiä viljelykasvien kasvattamiseksi, jotta voimme paremmin vastata paineisiin ruokkia miljardeja enemmän ihmisiä, joilla on rajoitettu peltoala; tai autojen ja lentokoneiden voimanlähteenä biopolttoaineilla saastumisen vähentämiseksi.

Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin artikkelissa Kasvi, solu ja ympäristö, Kramer-laboratoriossa entinen dosentti Steffie Tietz, ehdottaa tapaa mitata reaaliaikaisesti yksi näistä muutoksista: kuinka kasvit estävät palamisen liikaa auringonvalo.

NPQ: auringonvalon suojaus

Jotta saataisiin reaaliaikaiset mittaukset, meidän tutkimusmenetelmiemme on tarkistettava, Steffie sanoo.

"Useimmat aiemmat tieteelliset tutkimustyöt on tehty laboratorioissa, joissa olosuhteet ovat hyvin hallinnassa, mutta luonto on hyvin erilainen, ja olemme havainneet, että monet laboratoriokokeilut eivät vastaa tarkasti, mitä tapahtuu kasveille niiden luontotyypeissä."

Tämä johtuu siitä, että kasvien elämä on jatkuva kamppailu. Valon voimakkuudet välkkyvät, kun pilvet peittävät auringon, sateet tulevat ja menee, haalarit nälkää. Ja kasveja ei voi ajaa, kun asiat huononevat.

Joten kasvit ovat kehittyneet monimutkaisia ​​strategioita sopeutumaan jatkuvasti muuttuvaan ympäristöön. Yksi näistä, nimeltään ei-fotokemiallinen sammutus (NPQ), suojaa kasveja liialta auringonvalolta.

"NPQ kertoo kuinka paljon kevyitä kasveja päästetään eroon, kun ne altistuvat paljon, " Steffi sanoo. "Muussa tapauksessa kasvit saattavat polttaa, jopa kuolla."

Näyttää siltä, ​​että kasvien on vaihdettava valon keräämisen ja eroon siitä, kymmeniä kertoja millisekunnin välein, vain selviytyäkseen päivittäin!

Mutta suoja tulee olemaan kustannus. Päästä eroon valosta, kasvien pääenergianlähde voi hidastaa fotosynteesiä.

Järjestelmä ei ole helppoa. Kun valo tai muut olosuhteet vaihtelevat nopeammin kuin kasvit pystyvät käsittelemään, ne eivät koskaan oikein sovi hyvin, mikä voi olla sekä tuhlaavaa että vaarallista.

"Se on kuin ajaessamme hitaasti pyörivällä putkella, joudumme hidastamaan nopeutta ja pääsemään määränpäähän myöhään tai vaaranamme kaatumisen."

Tasapainotuslain parantaminen

Kramer-laboratorio yrittää löytää geenit, jotka ohjaavat NPQ: n nopeutta, jotta ne voisivat tehdä kasveista nopeampia vasteajat. Tämä tarkoittaa vähemmän valoa hukkaan ja enemmän energiaa tuotettu.

Tätä varten niiden on mitattava NPQ suurella määrällä eri kasveja eri olosuhteissa.

Normaalit tekniikat kestävät kuitenkin liian pitkään, jopa tunteja, ja ne voivat mitata vain yhtä lehteä kerrallaan. "Tämä hidastaa tutkimustyötä, ja loppujen lopuksi puuttuu paljon tärkeitä vastauksia koko tehtaalle", sanoo Steffie

Se on kuin 2 tunnin mittaaminen verenpainetta mittaamiseen - melkein mitä teet, kuten liikkuminen, syöminen välipala, pelottava pelottava pelle

.

haittaisi tuloksia.

Toinen ongelma vanhojen menetelmien kanssa on se, että ne toisinaan hämmentävät muita NPQ: n prosesseja. Esimerkiksi jos lehdet liikkuvat testauksen aikana tai kloroplastit vaihtavat asemansa lehdissä, mittaukset voivat olla kaukana.

Oikean lukemisen ansiosta

Kramer-laboratorio on erikoistunut tämäntyyppisen tieteellisen ongelman ratkaisemiseen. Kramer on kerännyt tutkijoita, insinöörejä, ohjelmoijia ja tuotekehittäjiä luomaan tekniikoita, jotka opettavat meitä kasveista ja miten he selviävät ympäristössä.

Joidenkin yhtälöiden perusteella, jotka Kramer ratkaisi, Steffie ja hänen laboratoriomiehensä kehittivät samanaikaisesti uuden menetelmän, joka voi tehdä fotosynteesi- ja NPQ-elokuvia sadoista kasveista.

Kokeilu kestää sekunteja, eikä tunteja, ja menetelmä ei ole altis vanhojen tekniikoiden virheille.

Steffie kertoo, että hän on osoittanut, että nämä menetelmät tekevät luotettavia mittauksia reaalimaailmassa joko laboratorion simulaatioilla tai suoraan kentällä.

"Tämä tarkoittaa, että voimme nähdä, miten kasvit reagoivat alalla, missä se todella merkitsee. Voimme sitten käyttää näitä tietoja ohjaamaan maanviljelijöitä kasvattamaan parempia viljelykasveja tietyissä ympäristöissä jopa yksittäisten maatilojen tasolla."

Ihanteellinen on sisällyttää NPQ-mittauksia tuleviin tutkimuksiin elintarviketuotantoa, kuten maissia tai papuja, jotka ylläpitävät yhteisöjä maailmanlaajuisesti. Steffie luulee, että tutkijat hyppäävät alukselle. Menetelmää käytetään jo maailmassa satoissa laboratorioissa ja pienviljelijöiden tiloissa ja se on helposti sovitettavissa yleisesti käytettyihin tieteellisiin laitteisiin (Licor, Hansatech, Walz).

Kramer-laboratoriossa on jo lopussa levien NPQ-pulssi, toinen runsas fotosynteesiorganismi kypsä biotekniikka- ja uusiutuvan energian sovelluksiin.

menu
menu