Các nhà khoa học tại đại học Sheffield đã giải mã được cấu trúc của một trong những thành phần chủ chốt trong quá trình quang hợp. Phát hiện này có thể giúp điều chỉnh quá trình quang hợp của thực vật để đạt năng suất cao hơn và đáp ứng nhu cầu cấp thiết về lương thực hiện nay.

Quang hợp được coi là nền tảng của sự sống trên Trái Đất, cung cấp nguồn thức ăn, oxi và năng lượng duy trì sinh quyển và văn minh nhân loại. Trong đó, phức hợp protein cytochrome b6f có ảnh hưởng lớn tới khả năng sinh trưởng bằng quang hợp của thực vật.

Hình minh họa. Nguồn: © Korn V. / Adobe Stock

Sử dụng mô hình cấu trúc có độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu phát hiện phức hợp protein trên cung cấp liên kết điện giữa hai protein diệp lục (Sắc tố quang I và II) trong lục lạp tế bào thực vật có tác dụng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành hóa năng.

Theo nhà nghiên cứu Lorna Malone (ĐH Sheffield), nghiên cứu đã cung cấp những hiểu biết mới quan trọng về cơ chế cytochrom b6f sử dụng dòng điện đi qua nó để cung cấp năng lượng cho một 'pin proton'. Năng lượng được lưu trữ này sau đó có thể được sử dụng để tạo ATP - đồng tiền năng lượng của các tế bào sống. Cuối cùng, phản ứng này cung cấp năng lượng mà thực vật cần để biến cacbon dioxit (CO2) thành carbohydrat và sinh khối giúp duy trì chuỗi thức ăn toàn cầu.

Mô hình cấu trúc có độ phân giải cao được tạo lập bằng bằng kính hiển vi electron siêu hàn (cryo-electron microscopy), cho thấy cytochrom b6f đóng vai trò như một cảm biến nhằm điều chỉnh hiệu quả quang hợp trong điều kiện môi trường luôn thay đổi. Cơ chế phản ứng này bảo vệ cây khỏi bị hư hại trong quá trình tiếp xúc với các điều kiện khắc nghiệt như hạn hán hoặc phơi sáng quá mức.

Phát hiện mới được kì vọng ứng dụng vào điều chỉnh quá trình quang hợp của các cây lương thực, giúp tăng năng suất và đáp ứng nhu cầu dân số thế giới dự kiến sẽ tăng lên 9-10 tỉ người vào năm 2020.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191113153102.htm