Efficienza fotosintetica
Scoperto il meccanismo che permette alle piante a mantenere l'efficacia della fotosintesi in condizioni di luce molto variabile
SCOPERTE – Pensate a quanto può essere importante per la pianta un meccanismo per poter ricevere in maniera efficiente la luce, sia quando questa è elevata (come in una bella giornata di sole), sia quando passa qualche nuvola o quando i rami di qualche albero vicino coprono la luce. Grazie a una ricerca, pubblicata su Nature Communication, ora si è capito come fanno le piante a mantenere l’efficienza della fotosintesi in condizioni di luce molto variabili.
Il funzionamento della fotosintesi coinvolge il complesso antenna: un insieme di proteine e pigmenti che si trovano nei cloroplasti delle foglie e che permettono la fotosintesi, grazie all’assorbimento di fotoni. Questa energia arrivata dalla luce viene poi normalmente trasferita ai cosiddetti fotosistemi che permettono la produzione di ATP, la molecola “carburante” delle cellule.
Le piante sono normalmente esposte a periodi di luce e ombra e questo significa che una quantità diversa di energia raggiunge le foglie. Avere troppa luce può essere deleterio per le delicate strutture della pianta e, in presenza di tanta energia, la pianta deve evitare danneggiamenti e così dissipa il calore in eccesso. Quando invece avviene un abbassamento di luminosità, le foglie devono essere in grado fin da subito di raccogliere quanti più fotoni possibili. In altre parole, la pianta deve rendere efficiente il modo di captare l’energia dal Sole, senza però incorrere in danni.
Per questo la pianta ha sviluppato un sistema di sicurezza, noto da tempo agli scienziati, che entra in funzione per dissipare l’energia in eccesso. Questo processo dura qualche minuto e permette in modo efficiente di far adattare la pianta ai cambi di luce determinati, per esempio, dal sorgere del Sole.
Tuttavia questo sistema non è in grado di far fronte a cambi di luce più veloci. Durante una giornata luminosa, infatti, il Sole può essere coperto da nuvole passeggere o dalle foglie di altri alberi, provocando un brusco calo del numero dei fotoni di radiazione energetica che colpiscono le foglie. La variazione può essere anche di 100 volte in pochi secondi, tempo impensabile per il meccanismo citato sopra.
Come fa quindi la pianta a mantenere questo delicato equilibrio tra efficienza e protezione?
Un gruppo di ricercatori della Carnegie Institution ha cercato di dare una risposta a questa domanda e ha scoperto un meccanismo che si sovrappone a quello “classico” in Arabidopsis thaliana, organismo modello del regno vegetale. Questo sistema coinvolgerebbe KEA3 (K+ efflux antiporter 3), un peptide localizzato nella membrana tilacoidale dei cloroplasti che trasferisce protoni con uno scambio (antiporto) di potassio. I ricercatori hanno trovato che mutanti kea3 dissipavano molta energia e han così capito che KEA3 abbassa la dissipazione di calore appena la luminosità si abbassa. KEA3, quindi, è resposabile del veloce switch tra la modalità di dissipazione a quella di assorbimento (e viceversa), aumentando l’efficienza di fotosintesi in condizioni di luce molto variabile.
Questa scoperta, anche se preliminare, è in realtà molto importante perché apre le porte per il miglioramento dell’efficienza fotosintetica e quindi la creazione di piante più performanti.
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