Растения принимают «секретные» решения о выбросах углерода, влияя на климат

Новое исследование Университета Западной Австралии показало, что растения самостоятельно принимают «секретные» решения о том, сколько углерода высвобождать обратно в атмосферу через ранее неизвестный процесс. Это открытие имеет «глубокие последствия» для использования растений в качестве хранилищ углерода.

Профессор Харви Миллар, автор исследования, опубликованного в Nature Plants, заявил, что эти результаты означают, что растения будущего можно будет проектировать так, чтобы они удовлетворяли мировые потребности в продовольствии и одновременно помогали окружающей среде.

«Каждый школьник изучает фотосинтез — процесс, при котором растения используют солнечный свет, воду и углекислый газ для создания кислорода и энергии в виде сахара. Но растение не растет так же быстро, как поглощает углерод в процессе фотосинтеза, потому что оно высвобождает до половины этого углерода снова в виде CO₂ в процессе дыхания растений. Это мешает растениям быть лучшими поглотителями углерода и ограничивает их способность снижать уровень атмосферного CO₂», — пояснил профессор Миллар.

Открытие метаболического канала

Исследование, проведенное аспиранткой Ксуен Ле, обнаружило, что решение о высвобождении CO₂ регулируется ранее неизвестным процессом — метаболическим каналом. Этот канал направляет продукт распада сахара — пируват — либо на окисление до CO₂, либо на сохранение для создания биомассы растения.

«Мы обнаружили, что транспортер на митохондриях направляет пируват на дыхание для высвобождения CO₂. Но если этот транспортер заблокирован, растения начинают использовать пируват из других путей для дыхания», — сообщила Ксуен Ле.

Это показывает, что растения могут различать и выбирать один источник пирувата вместо другого для высвобождения CO₂. Этот секретный процесс нарушает обычные правила биохимии.

Последствия и будущие перспективы

Понимание этого механизма открывает новую возможность влиять на решение растения в последний момент: можно ограничить это каналирование в сторону дыхания или создать новые каналы для направления углерода внутри митохондрий обратно на производство биомассы, тем самым ограничив выбросы CO₂.

«Это показывает, что текущие дискуссии о чистом нуле выбросов углерода и роли сельскохозяйственных культур, лесов и лугов должны также включать обсуждение того, что происходит внутри растений», — отметил профессор Миллар.

Исследователи Университета Западной Австралии теперь участвуют в долгосрочных международных проектах, направленных на поиск лучших способов использования энергии дыхания для перенаправления углерода в биомассу, не ограничивая при этом способность растения расти и защищаться от патогенов или суровых условий окружающей среды.