Барги ҷуворимаккае, ки дар баҳри қатори бародарони худ шуста мешавад, як нимаи моҳи июнро дар сояҳои болоӣ мепардозад.
Пас аз он шамол тела додан, кашидан ва печонидани болҳои мумиро дар консерт оғоз мекунад ва тирезаро ба тӯби оташе, ки дар масофаи 93 миллион мил дуртар аст, мешиканад. Ин як имконияти олӣ ва бебаҳо барои фотосинтез барои табдил додани нури офтоб ба ғизо мебошад. Мутаассифона, эквиваленти фотосинтетикии муҳофизи шиддат - яке барои кӯмак расонидан ба растаниҳо дар коҳиш додани зараре, ки аз хӯшаҳои ногаҳонии нури баландшиддат таҳия шудааст - пас аз вақти зиёд дар соя суст барқарор карда мешавад. Шамол пароканда мешавад, лаҳзаи пеш аз барг ва ошхонаи ҳуҷайравии он метавонад бартарӣ дошта бошад.
Маблағи як тобистони он дақиқаҳо, вале фурсатҳои аз даст додашудаи ҳосили рӯшноӣ метавонад барои киштзорҳои ҷуворимакка ва онҳое, ки онро кишт мекунанд, як қисми зиёди ҳосили эҳтимолии дар тирамоҳ ба даст овардани ҳосилро гарон кунад. Ба наздикй муайян кардан ва чен кардани таъсири нав генҳо ки муҳофизи шиддатро танзим мекунад, Донишгоҳи Небраска-Линколн Касиа Гловака ва ҳамкасбон метавонанд ба афзоиши то 20% ин ҳосил мусоидат кунанд.
Ин маънои кам кардани аҳамияти муҳофизат нест, ки он бо номи хомӯшкунии ғайрифотохимиявӣ ё NPQ меравад ва метавонад нурро ба гармӣ табдил диҳад, вақте ки растанӣ бештар аз он ки ба фотосинтез гузошта метавонад, бештар аз пештараро бирӯяд. Нокомӣ дар буридани гардиши биохимиявӣ, дар ниҳоят, метавонад ба ҷамъшавии заҳрноки оксигени ултрареактивӣ оварда расонад, ки ДНК-ро вайрон мекунад ва ҳатто метавонад ҳуҷайраро кушад. Аммо чораи бехатарӣ як нуқсон дорад: ҳар қадар сусттар истироҳат кунад ва ба фотосинтези сӯзишвории сабуки азхудшуда идома диҳад, ҳамон қадар нури энергетикиро сарф мекунад.
«Вақте ки шумо аз нуқтаи назари хлоропласт дар а ҳуҷайраи растанӣ, зиндагӣ воқеан душвор аст" гуфт Гловака, ёвари профессори биохимия дар Небраска. "Ҳар чанд сония муҳити атроф тағйир меёбад."
Дар соли 2016, Гловака дар як тадқиқот саҳм гузоштааст, ки нишон медиҳад, ки баланд бардоштани фаъолияти се гени мушаххас иҷозат дода шудааст. растаниҳои тамоку ки NPQ-ро бо суръати хеле тезтар фурӯзон ва хомӯш карда, ба он ҳам муҳофизати беҳтар ва ҳам фотосинтези муассиртар фароҳам меорад. Ин тамоку, дар навбати худ, баргҳоро тақрибан 20% калонтар дод ва симулятсияҳо нишон медиҳанд, ки фоидаи боз ҳам бештар имконпазир аст. Тадқиқоти минбаъда нишон дод, ки ҳамон як техника метавонад дар лӯбиё манфиатҳои шабеҳро ба вуҷуд орад - на танҳо барои баргҳо, балки лӯбиё низ.
Аммо тамоку ва лӯбиёи лубиё шакли дигари фотосинтезро ба кор мебаранд, назар ба ҷуворимакка, сорго, найшакар ва чанд зироати дигар, ки ба шароити гарм ва хушк мувофиқтаранд - зироатҳое, ки ҳосили онҳо бояд афзоиш ёбад, то 10 миллиард нафарро, ки интизор меравад то соли 2050 дар кураи замин пур кунанд. Оё генҳое, ки барои фаъолияти NPQ дар яке рамзгузорӣ шудаанд, метавонанд дар дигараш ҳамон нақшро бозанд. Ҳатто агар онҳо ин корро карданд, Ҷеймс Шнабл аз Гловака ва Небраска фаҳмид, ки генҳои дигаре ҳастанд, ки ба раванде мисли NPQ мураккаб кӯмак мекунанд.
Онҳо дуруст буданд. Кашфи онҳо аз заҳматкашӣ дар саҳро дар тобистони солҳои 2020 ва 2021 оғоз ёфт, вақте ки гурӯҳ дар фермаи тадқиқотии Ҳавелок дар шимолу шарқи Линколн беш аз 700 хати аз ҷиҳати генетикӣ гуногун ҷуворимакка шинонд. Нақшаи Гловака: фарқиятро дар иҷрои NPQ дар байни хатҳо ҷустуҷӯ кунед, пас кӯшиш кунед, ки кадом генҳо барои ин фарқиятҳо масъуланд. Бо вуҷуди ин, усулҳои мавҷудаи ченкунии NPQ, Glowacka медонист, ки гарон ва вақтро сарф мекунанд. Зиёда аз ин, онҳо барои бартараф кардани нобаробарӣ дар ҳар як сатр ба рӯшноӣ мубориза мебурданд ва эҳтимолияти дурустии ҳама бозёфтҳоро вайрон мекунанд.
Ба ҷои ҳал кардан, Glowacka усули худро таҳия кард. Гурӯҳ аз сӯрохиҳои тағирёфта истифода бурда, намунаҳои ночизро аз баргҳои ҳар як хат дар саҳро гирифтаанд. Бозгашт ба лаборатория, муҳаққиқон ба намунаҳои бофтаҳо тақрибан як рӯз доданд, то ба торикӣ мутобиқ шаванд ва дар ниҳоят флуорессенси онҳоро - прокси фотосинтез ва NPQ - пеш аз ва пас аз он ки онҳоро ба дурахши рӯшноӣ дучор кунанд, чен карданд. Ба ҷои чен кардани як намуна дар ҳар 20 дақиқа, даста тавонист 96 намунаро дар ҳамон фосила коркард кунад.
Муҳаққиқон дарёфтанд, ки суръат ва бузургии аксуламалҳои NPQ дар байни хатҳо ба таври васеъ фарқ мекунанд, ки ин далелест, ки ҷустуҷӯи ҳама гуна генҳои навро, ки эҳтимолан ин тағиротро дар ҷуворимакка ба вуҷуд меорад, осон мекард. Муқоисаи сатрҳо рамзи генетикӣ, бар зидди фарқиятҳои иҷрои NPQ истинод карда, дар ниҳоят шаш номзади генҳои умедбахшро ошкор карданд. Чанде аз он номзадхо аллакай ба команда шинос буданд. Дигарон набуданд, аз ҷумла яке бо номи PSI3, ки нисбат ба ҳама номзадҳои дигар ин вариантро бештар муаррифӣ кардааст.
Пас аз муайян кардани ҳамтоёни ин шаш ген дар Арабидопсис, а гиёҳи гул одатан барои омӯзиш истифода мешаванд биологияи растанй, даста ба фармоиш додани мутантҳо идома дод: тухмии арабидопсис, ки дар ҳар кадоми онҳо яке аз шаш ген мавҷуд нест. Дар ҳамаи шаш мутантҳо, муҳофизи шиддат дар зери чароғҳо суст вокуниш нишон медод, аммо ҳангоми хомӯш кардани чароғҳо сусттар истироҳат мекард. Қуллаҳои NPQ маъмулан пасттар буданд ва ҷавҳарҳо баландтар буданд, ки ин аз он шаҳодат медиҳад, ки растаниҳо ҳам бар зидди шиддат камтар буферӣ мекунанд ва нури барои фотосинтез мавҷудбударо бештар сарф мекунанд.
Муайян кардани ин генҳо, дар якҷоягӣ бо миқдори тағирёбии табиии NPQ дар хатҳои ҷуворимакка, метавонад роҳи парваришро кушояд. растаниҳо Муҳаққиқон гуфтанд, ки дар истифодаи нури офтоби ҳосилнокӣ хеле беҳтар аст. Дар беҳтарин ҳолат, гуфт Шнабле, ин кӯшишҳо метавонанд дар муддати камтар аз ним даҳсола натиҷа диҳанд.
Агар онҳо ин тавр кунанд, натиҷаҳо метавонанд барои кишоварзон як неъмате собит кунанд, ки ҳоло ҳама ва ҳама имкониятҳоро барои пешгирӣ кардани норасоии ғизо дар даҳсолаҳои оянда таҳқиқ мекунанд.
"Мо метавонем 22% ин ҳосилро аз зироатҳо ба даст орем, агар мо суръати NPQ-ро суръат бахшем" гуфт Гловака.
Бо назардошти он, ки муҳаққиқон таҳқиқотро дар аввали соли 2020 оғоз кардаанд, кӯшиши онҳо барои кӯмак ба рафъи бӯҳрони дарпешистодаи ҷаҳонӣ маънои мубориза бо бӯҳрони муосирро дошт. Ду узви ин даста Сема Сахай ва Марсин Грзибовский ба наздикӣ ба Иёлоти Муттаҳида омада буданд - ба наздикӣ, ки ҳеҷ яке аз онҳо шаҳодатномаи ронандагӣ нагирифтаанд. Қабл аз COVID-19, ҳардуи онҳо ба фермаи тадқиқотии Хавелок савор мешуданд.
Протоколҳои донишгоҳ барои суст кардани паҳншавии вирус тарҳрезӣ шудаанд, аммо ин имконотро муваққатан боздоштаанд. Саҳай ва Грзибовский беэътиноӣ карда, мунтазам ба велосипедронӣ муроҷиат карданд, ки тақрибан ҳафт мил дуртар ба хоҷагии тадқиқотӣ мерафтанд - як сайри 30 дақиқаи зиёда аз гармӣ ва намии тобистони Небраска.
«Сима ва Марцин, — гуфт Гловацка, — кахрамонони хакикии ин тачриба мебошанд.
Таҳқиқот дар маҷалла нашр шудааст Фитологи нав.