一個科學家團隊開發了一種新的化合物,可以抑制植物葉子的光合作用:它抑制了一種蛋白質複合物的活性,該複合物執行該過程的關鍵反應之一——將水分解成氧氣。 這種物質可以成為除草劑的原型,對人畜無害。 該研究的結果由俄羅斯科學基金會 (RNF) 資助,發表在《細胞》雜誌上。 Gazeta.ru.
光合作用是植物從二氧化碳和水合成有機化合物的過程。 它是在兩個大型蛋白質複合物的幫助下進行的 - 光系統 1 和 2(PS1 和 PS2),每個都由一個反應中心、周圍的蛋白質和色素組成。 在陽光的作用下,反應中心的葉綠素被激發並將其電子轉移給光系統中的其他分子。 隨後的電子躍遷伴隨著高能分子的積累,例如 ATP,參與有機化合物的合成。 葉綠素留下的電子不足被水分子的分解所補償——正是在這個過程中,氧氣作為副產品被釋放出來。
俄羅斯科學院基礎生物問題研究所 (Pushchino) 的科學家與 Gazi 大學 (土耳其) 的同事合成了一種基於銅和抑制葉子光合作用的有機片段的新化合物。 為了確定該物質的作用,作者從葉子(葉綠體內部的結構)中分離出富含 PS2 的類囊體膜,並將新化合物的溶液添加到所得懸浮液中。 抑制效果通過光照引起的氧氣釋放減少了多少來評估——例如,它的速率減少了 69%。 此外,該物質的影響還通過許多其他表徵 PS2 活性的反應進行了研究:例如,添加抑製劑會降低光合作用過程中葉綠素的發光。 同時,藥物的有效性不隨時間而改變,而僅取決於其濃度。
氧氣釋放的減少表明光系統的工作效率較低。 假設新型除草劑的主要目標是蛋白質複合物的反應中心:該物質與 PS2 核心結合併改變其結構。 結果,據科學家稱,電子傳輸鏈組件之間的電荷轉移過程被打亂了。
開發的抑製劑可用於製造新的除草劑,例如,用於對抗作物發芽前出現的快速生長的雜草。 由於水分解反應僅在植物細胞中進行,因此該除草劑很可能對人和動物是完全安全的。
“我們開發了一種化合物,可以有效去除不需要的植物物種,從而顯著提高作物產量。 這些數據可以成為開發在盡可能低的濃度下有效的物質的基本基礎,”該工作的第一作者、俄羅斯基礎生物問題研究所首席研究員、生物科學候選人謝爾蓋·扎爾穆哈梅多夫說科學院。
此外,來自阿塞拜疆國家科學院(巴庫)分子生物學和生物技術研究所的科學家,植物生理學研究所以 K.A. 命名。 Timiryazev(莫斯科)、沙特國王大學(沙特阿拉伯)和以 M.V. 命名的莫斯科國立大學羅蒙諾索夫(莫斯科)。