科学探索|具有“深远意义”的发现:植物正在对我们的未来“做出秘密的碳决定”

一项新研究显示,植物通过一个以前未知的过程对释放多少碳回到大气中“做出自己的秘密决定”,这一发现对使用植物作为碳存储具有“深刻的影响” 。这项研究是由西澳大学(UWA)的研究人员进行的 。

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来自西澳大学分子科学学院的 Harvey Millar教授是6月9日发表在《自然-植物》杂志上的研究报告的作者,他说这些发现意味着未来的植物可以被设计用来满足世界的食物需求,同时也有助于环境的改善 。
Millar教授说:“每个学生都会学习光合作用,这是植物利用阳光、水和二氧化碳以糖的形式创造氧气和能量的过程 。”
“但是植物的生长速度并没有它通过光合作用吸收的碳快,因为它在植物的呼吸过程中会再次释放多达一半的碳作为二氧化碳 。这阻止了植物成为它们可能成为的最佳碳汇,并限制了它们能够帮助降低大气中二氧化碳的程度 。”
碳汇被定义为从大气中吸收的碳多于其释放的碳的任何东西 。

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Millar教授说,决定何时以及失去多少二氧化碳是一个秘密,植物把这个秘密锁在了细胞内称为线粒体的部分,二氧化碳的释放就发生在那里 。
Millar教授表示:“我们的研究由博士生和福雷斯特学者Xuyen Le领导,发现这种二氧化碳释放的决定是由一个以前未知的过程控制的,这个代谢通道引导一种叫做丙酮酸的糖的产物被氧化成二氧化碳或保留下来以制造植物生物量 。”
“我们发现,线粒体上的一个转运器将丙酮酸引导到呼吸作用以释放二氧化碳,但以其他方式制造的丙酮酸被植物细胞保留下来以制造生物量--如果转运器被阻断,植物就会使用其他途径的丙酮酸进行呼吸作用,”研究人员说 。
Millar教授称,这项研究表明,植物可以区分并选择一种丙酮酸来源,而不是另一种来源用于释放二氧化碳 。这一秘密过程打破了生物化学的正常规则,即一个过程中的下一个步骤不知道前一个步骤的产品来源 。

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他说:“了解植物的呼吸秘密,使用一个代谢通道来优先释放碳,而不是保留它来制造生物量,为在最后时刻影响决定提供了一个新的机会 。”
“这可以通过限制这种通道的呼吸作用,或者制造新的通道,将线粒体内的碳引导回生物量生产,从而限制植物的二氧化碳释放 。”
“这表明,目前围绕碳净值以及作物、森林和草原可以发挥的作用的讨论,还应该包括关于植物内部发生的事情的对话,以及全球金融决策 。”
【科学探索|具有“深远意义”的发现:植物正在对我们的未来“做出秘密的碳决定”】西澳大学的研究人员现在参与了长期的国际合作,以寻找更好的方法来利用呼吸作用产生的能量,以便在不限制植物生长和保护自己免受病原体或恶劣环境影响的情况下将碳转变成生物质 。