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把光照射在藻类的棕色上

为了利用阳光的能量进行光合作用,植物必须首先利用所谓的光吸收色素来吸收光。陆生植物主要通过叶绿素来做到这一点,叶绿素使叶子呈现出典型的绿色。但与绿色陆生植物不同,许多藻类呈褐色。这种色素属于类胡萝卜素,类胡萝卜素也参与人眼的视觉过程。这些类胡萝卜素使藻类能够更有效地收集水下通常占主导地位的绿光,从而为光合作用和生物量的生产收集更多的能量。藻黄质是大多数海洋藻类所使用的一种光吸收色素,是世界上最丰富的类胡萝卜素之一,但研究人员仍不清楚藻类是如何合成这种分子的。

岩藻黄质生物合成第一阶段鉴定

美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)生物系的研究人员与加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的同事合作,现已成功揭开了岩藻黄质生物合成的第一阶段。有趣的是,这种酶与一种已经被广泛研究的酶密切相关。,黄质de-epoxidase。堇菜黄质去环氧化酶存在于陆地植物和大多数藻类中,在高光胁迫下触发光保护类胡萝卜素的形成。“我认为,我们可以放心地假设,在利用光合作用的生物体中,类胡萝卜素最初只是一种色素,被设计用来抵御光线的有害影响,”该研究项目的负责人马丁?洛尔(Martin Lohr)博士说。“我们的工作表明,藻类复制了形成类胡萝卜素所需的酶工具箱中的单个工具,然后为其中一个副本开发了新的功能。这使得他们能够进化出更复杂的色素,具有改性的吸收特性,这是一种特别有效的光吸收色素。”

十多年前,马丁·洛尔博士的研究小组发现了一种新形式的酶的作用的第一个证据,这种酶被称为类环氧紫青素(VDL)蛋白,这种蛋白只存在于藻类中。但只有在这项研究的合著者奥利弗·道特曼博士通过将酶引入烟叶来研究VDL功能的技术建立之后,洛尔和他的团队才能比较不同藻类VDL蛋白质的特征。他们的发现证实了VDL作为一种酶在岩藻黄质和其他藻类类光类胡萝卜素生物合成中的关键作用,如甲藻中的橄榄蛋白。然而,到目前为止,他们还不能证明VDL确实在海藻中具有在烟草植物中显示的催化功能。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的克里斯·尼约吉(Kris Niyogi)教授团队的两名博士后通过分离一种具有VDL基因缺陷的藻类,最终提供了确凿的证据。两个实验室的色素分析证实,在这个藻类突变体中类胡萝卜素的生物合成在紫青素阶段被中断。

形成岩藻黄素的能力是否能转移到农作物上,以及这是否真的能提高产量,现在说这些还为时过早。最近,Lohr的团队和其他美国伙伴进行的研究表明,在许多藻类中,岩藻黄质生物合成的途径比之前认为的要复杂得多。因此,从目前来看,绿色将继续作为陆基植物叶子的颜色。

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