تیمی از دانشمندان یک ترکیب شیمیایی جدید ایجاد کردهاند که مانع از فتوسنتز در برگهای گیاه میشود: این ترکیب از فعالیت یک مجتمع پروتئینی که یکی از واکنشهای کلیدی این فرآیند را انجام میدهد، یعنی تجزیه آب به اکسیژن، جلوگیری میکند. این ماده می تواند به نمونه اولیه علف کش هایی تبدیل شود که با علف های هرز مبارزه می کنند، در حالی که برای انسان و حیوانات بی ضرر است. نتایج این مطالعه، با حمایت مالی از بنیاد علوم روسیه (RNF)، در مجله Cells منتشر شد. Gazeta.ru.
فتوسنتز فرآیندی است که طی آن گیاهان ترکیبات آلی را از دی اکسید کربن و آب سنتز می کنند. این با کمک دو مجتمع پروتئینی بزرگ - فتوسیستم 1 و 2 (PS1 و PS2) انجام می شود که هر کدام از یک مرکز واکنش، پروتئین ها و رنگدانه های اطراف تشکیل شده است. تحت تأثیر نور خورشید، کلروفیل در مرکز واکنش برانگیخته می شود و الکترون های خود را به مولکول های دیگر در فتوسیستم منتقل می کند. انتقال های بعدی الکترون با تجمع مولکول های پرانرژی، مانند ATP که در سنتز ترکیبات آلی دخیل هستند، همراه است. کمبود الکترون های باقی مانده از کلروفیل با تجزیه مولکول های آب جبران می شود - در طی این فرآیند است که اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی آزاد می شود.
دانشمندان مؤسسه مسائل بنیادی بیولوژیکی آکادمی علوم روسیه (پوشچینو) با همکارانش از دانشگاه گازی (ترکیه) ترکیب جدیدی بر پایه مس و یک قطعه آلی سنتز کردند که فتوسنتز در برگ ها را سرکوب می کند. برای تعیین تأثیر این ماده، نویسندگان غشاهای تیلاکوئید غنی شده با PS2 را از برگها - ساختارهای داخل کلروپلاست - جدا کردند و محلولی از ترکیب جدید را به سوسپانسیون حاصل اضافه کردند. اثر بازدارندگی با میزان کاهش آزادسازی اکسیژن ناشی از روشنایی ارزیابی شد - به عنوان مثال، میزان آن تا 69٪ کاهش یافت. علاوه بر این، اثر این ماده توسط تعدادی از واکنشهای دیگر که فعالیت PS2 را مشخص میکند مورد مطالعه قرار گرفت: به عنوان مثال، افزودن یک بازدارنده باعث کاهش درخشندگی کلروفیل در طول فتوسنتز شد. در عین حال، اثربخشی دارو با گذشت زمان تغییر نکرد، بلکه فقط به غلظت آن بستگی داشت.
کاهش در آزادسازی اکسیژن نشان داد که فتوسیستم کارایی کمتری دارد. فرض بر این است که هدف اصلی علف کش جدید مرکز واکنش مجتمع پروتئینی است: این ماده به هسته PS2 متصل می شود و ساختار آن را تغییر می دهد. در نتیجه، به گفته دانشمندان، روند انتقال بار بین اجزای زنجیره انتقال الکترون مختل شد.
بازدارنده توسعه یافته را می توان در ایجاد یک علف کش جدید استفاده کرد که به عنوان مثال در مبارزه با علف های هرز سریع رشد که قبل از جوانه زنی محصولات ظاهر می شوند استفاده می شود. از آنجایی که واکنش تجزیه آب فقط در سلول گیاهی انجام می شود، احتمالاً علف کش برای انسان و حیوانات کاملاً بی خطر است.
ما ترکیبی را توسعه دادهایم که به طور موثری از شر گونههای گیاهی ناخواسته خلاص میشود و در نتیجه عملکرد محصول را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد. این دادهها میتوانند مبنایی اساسی برای توسعه موادی شوند که در کمترین غلظت ممکن مؤثر باشند. فرهنگستان علوم.
همچنین دانشمندان موسسه بیولوژی مولکولی و بیوتکنولوژی آکادمی ملی علوم آذربایجان (باکو)، موسسه فیزیولوژی گیاهی به نام ک.ا. تیمیریازف (مسکو)، دانشگاه ملک سعود (عربستان سعودی) و دانشگاه دولتی مسکو به نام M.V. لومونوسوف (مسکو).