Label fotosintesis memungkinkan pohon Natal tetap hijau di musim dingin

Pinus di musim dingin. Penulis: Penyuntingan oleh Stefan Janson dan Pushan Beg

Bagaimana tumbuhan runjung dapat digunakan, seperti cemara, mempertahankan jarum hijau selama musim dingin boreal ketika kebanyakan pohon merontokkan daun? Sains belum memberikan jawaban yang baik untuk pertanyaan ini, tetapi sekarang tim ilmuwan internasional, termasuk peneliti dari Universitas Umeå, telah menguraikan bahwa pengurangan singkat pada mesin fotosintesis memungkinkan jarum pinus tetap hijau. Studi tersebut dipublikasikan di jurnal Komunikasi alam.

Di musim dingin, energi cahaya diserap oleh molekul klorofil hijau, tetapi tidak dapat digunakan oleh reaksi fotosintesis ke bawah, karena suhu beku menghentikan sebagian besar reaksi biokimia. Hal ini terutama menjadi masalah di awal musim semi ketika suhu masih bisa sangat rendah tetapi sinar matahari sudah kuat dan energi cahaya berlebih dapat merusak protein dari mekanisme fotosintesis. Para peneliti menunjukkan bahwa alat fotosintesis terhubung dengan cara khusus yang memungkinkan jarum pinus tetap hijau sepanjang tahun.

Dalam kondisi normal, dua fotosistem, dua unit fungsional di mana energi cahaya diserap dan diubah menjadi energi kimia, dipisahkan satu sama lain untuk mencegah kontraksi pendek dan memastikan fotosintesis yang efisien. Di musim dingin, struktur membran tilakoid, tempat kedua fotosistem berada, diatur ulang, membawa dua fotosistem ke dalam kontak fisik. Para peneliti menunjukkan bahwa Fotosistem II menyumbangkan energi langsung ke Fotosistem I, dan mode akses cepat ini melindungi klorofil hijau dan jarum ketika kondisi menjadi keras.

“Kami mengikuti beberapa pohon pinus yang tumbuh di Umeå di Swedia utara selama tiga musim,” kata Pushan Bagh, Ph.D. di Universitas Umeå, yang mengumpulkan sampel sepanjang tahun dan melakukan banyak analisis. Penting agar kami dapat mengerjakan jarum “langsung dari jalan” untuk mencegahnya beradaptasi dengan suhu yang lebih tinggi di laboratorium sebelum kami menganalisisnya, misalnya, menggunakan mikroskop elektron, yang kami gunakan untuk memvisualisasikan struktur membran tilakoid “.

Semua pabrik memiliki katup pengaman untuk menangani kelebihan energi cahaya, yang dihamburkan baik dalam bentuk panas atau dalam bentuk lampu fluoresen. Namun, tampaknya hanya tumbuhan runjung yang memiliki katup yang begitu kuat sehingga mereka dapat menjaga peralatan fotosintesis tetap utuh di musim dingin boreal yang ekstrim. Tim peneliti menggabungkan biokimia dan analisis fluoresensi ultra cepat, metode yang sangat canggih yang memungkinkan penentuan cahaya fluoresen klorofil dalam skala waktu pikodetik. Dengan cara ini, mereka dapat mendemonstrasikan bagaimana jarum pinus melawan energi cahaya berlebih untuk melindungi peralatan fotosintesis sensitif mereka dari kerusakan.

“Kami perlu menyiapkan peralatan untuk mempelajari jarum pinus pada suhu dingin untuk menangkap mekanisme unik tersebut,” jelas Olga Chukhutina dari Universitas Vrije Amsterdam, yang melakukan sebagian besar analisis fluoresensi ultra cepat. “Kami juga mencoba jarum cemara, tetapi sulit untuk dipasang dengan benar ke dalam peralatan.”

Alfred Holzwart, yang mengembangkan pengukuran fluoresensi yang terkadang diperbolehkan, menambahkan: “Jarum pinus telah memberi kita kesempatan untuk mempelajari mekanisme akses cepat ini, yang juga disebut overflow – karena mereka menunjukkan adaptasi yang luar biasa.”

Penelitian dilakukan dengan pohon pinus, tetapi para peneliti menyarankan bahwa mekanismenya mungkin mirip dengan spesies tumbuhan runjung lainnya – seperti cemara dan cemara khas – karena alat fotosintesis mereka serupa.

“Adaptasi yang luar biasa ini tidak hanya dinikmati oleh kita saat Natal, tetapi sebenarnya sangat penting bagi umat manusia,” kata Profesor Stefan Janson dari Universitas Umeå. “Jika tumbuhan runjung tidak dapat bertahan hidup di iklim ekstrim yang keras, wilayah yang luas di belahan bumi utara mungkin belum dijajah karena tumbuhan runjung menyediakan kayu bakar, tempat berteduh dan hal-hal lain. Sejauh ini, mereka merupakan tulang punggung perekonomian di sebagian besar wilayah subpolar taiga. “

Referensi: “Transfer energi langsung dari fotosistem II ke fotosistem I memberikan ketahanan terhadap musim dingin di pinus biasa” “Pushan Beg, Olga Chukhutina, Zishan Zhang, Suman Pavel, Alexander Ivanovich, Tatiana Shutova, Robert Croce, Alfredo R. Hotel 15 Desember 2020, Komunikasi alam.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20137-9

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Peralihan rahasia yang luar biasa terbuka yang dapat merevolusi pengobatan serangan jantung

Para peneliti di Victor Chang Institute for Heart Research di Sydney telah menemukan gen baru yang penting yang kami harap dapat membantu jantung manusia...

Newsletter

Subscribe to stay updated.