Биологи из Университета штата Пенсильвания определили ген, который необходим для того, чтобы обеспечить высокую производительность свето-собирающего комплекса в фотосинтезирующей системе у растений. Открытие позволит создать высокоурожайные сорта сельскохозяйственных культур.
Статья ученых опубликована в журнале Science.
Обнаруженный ген позволяет собирать большее количество света в дальней красной части спектра (длина волны около 730 нанометров). Он кодирует фермент, который превращает хлорофилл а — наиболее часто встречающийся пигмент у зеленых растений — в хлорофилл f. В общей сложности существует несколько типов хлорофилла, каждый из которых поглощает свет определенной длины волны.
Большинство растений получают энергию из видимого света (400-700 нанометров), однако ранее было показано, что фотосинтетические бактерии и сине-зеленые водоросли, обогащенные хлорофиллом f, могут эффективно расти и развиваться, используя невидимую для человека радиацию — 700-800 нанометров. Это дает возможность выжить в условиях, когда другие автотрофы испытывают стресс от недостатка солнечного освещения.
По словам ученых, понимание механизмов, лежащих в основе фотосинтеза, использующего невидимый свет, поможет создать сельскохозяйственные культуры с увеличенной продуктивностью. Исследователи смогли внедрить ген, кодирующий необходимый для синтеза f фермент, в цианобактерии, которые изначально не были способны использовать дальнее красное излучение. В результате одноклеточные организмы увеличили количество потребляемой солнечной энергии.
Исследователи также полагают, что так как фермент, превращающий хлорофилл а в хлорофилл f не требует участия кислорода, вполне возможно, что данная система была предшественницей современных механизмов фотосинтеза и присутствовала у организмов, живущих в бескислородной среде.