一组科学家开发了一种新的化合物,可以抑制植物叶片的光合作用:它抑制了一种蛋白质复合物的活性,该复合物执行该过程的关键反应之一——将水分解成氧气。 这种物质可以成为除草剂的原型,对人畜无害。 该研究的结果得到了俄罗斯科学基金会 (RNF) 的资助,发表在《细胞》杂志上。 Gazeta.ru.
光合作用是植物从二氧化碳和水合成有机化合物的过程。 它是在两个大型蛋白质复合物的帮助下进行的 - 光系统 1 和 2(PS1 和 PS2),每个都由一个反应中心、周围的蛋白质和色素组成。 在阳光的作用下,反应中心的叶绿素被激发并将其电子转移给光系统中的其他分子。 随后的电子跃迁伴随着高能分子的积累,例如 ATP,参与有机化合物的合成。 叶绿素留下的电子不足被水分子的分解所补偿——正是在这个过程中,氧气作为副产品被释放出来。
俄罗斯科学院基础生物问题研究所 (Pushchino) 的科学家与 Gazi 大学 (土耳其) 的同事合成了一种基于铜和一种抑制叶子光合作用的有机片段的新化合物。 为了确定该物质的作用,作者从叶子(叶绿体内的结构)中分离出富含 PS2 的类囊体膜,并将新化合物的溶液添加到所得悬浮液中。 抑制效果通过光照引起的氧气释放减少了多少来评估——例如,它的速率减少了 69%。 此外,该物质的影响还通过许多其他表征 PS2 活性的反应进行了研究:例如,添加抑制剂会降低光合作用过程中叶绿素的发光。 同时,药物的有效性不随时间而改变,而仅取决于其浓度。
氧气释放的减少表明光系统的工作效率较低。 假设新型除草剂的主要目标是蛋白质复合物的反应中心:该物质与 PS2 核心结合并改变其结构。 结果,据科学家称,电子传输链组件之间的电荷转移过程被打乱了。
开发的抑制剂可用于制造新的除草剂,例如用于对抗作物发芽前出现的快速生长的杂草。 由于水分解反应仅在植物细胞中进行,因此该除草剂很可能对人和动物是完全安全的。
“我们开发了一种化合物,可以有效去除不需要的植物物种,从而显着提高作物产量。 这些数据可以成为开发在尽可能低的浓度下有效的物质的基本基础,”该工作的第一作者、俄罗斯基础生物问题研究所首席研究员、生物科学候选人谢尔盖·扎尔穆哈梅多夫说科学院。
此外,来自阿塞拜疆国家科学院(巴库)分子生物学和生物技术研究所的科学家,植物生理学研究所以 K.A. 命名。 Timiryazev(莫斯科)、沙特国王大学(沙特阿拉伯)和以 M.V. 命名的莫斯科国立大学罗蒙诺索夫(莫斯科)。