Une équipe de recherche dirigée par Professeur agrégé Miyake Chikahiro et doctorant Takagi Daisuke de la Graduate School de l'Université de Kobe des sciences agricoles ont reproduit la réaction dans laquelle les espèces réactives de l'oxygène nocif sont créées lors de la photosynthèse des plantes, et clarifié un mécanisme derrière flétrissement de la plante. Cette découverte pourrait aider à assurer un approvisionnement alimentaire stable en cultivant des plantes qui peuvent résister à des contraintes environnementales telles que le réchauffement climatique. Les résultats ont été publiés le 2 Mars dans la version en ligne de physiologie végétale.
La majorité des plantes dépendent de la photosynthèse comme source d'énergie essentielle. Cependant, lorsque l'énergie nécessaire à la photosynthèse de la lumière est absorbée en excès, les espèces réactives de l'oxygène (ERO) nocives sont produites. Dans la plupart des cas les plantes utilisent des enzymes pour traiter ces espèces réactives de l'oxygène. Si les plantes sont exposées à des stress environnementaux tels que le manque d'eau ou de minéraux en excès, leur capacité de photosynthèse est réduite, le mécanisme d'élimination ROS ne peut pas suivre le ROS produit à partir de l'énergie de l'excès de lumière, et les plantes se dessèchent et meurent. Les chercheurs savaient déjà que les ROS sont produites au sein de chloroplastes dans les cellules végétales, mais l'emplacement exact et le mécanisme derrière ce ne sont pas claires.
Le groupe de recherche du professeur Miyake extrait chloroplastes et membranes thylacoïdes de feuilles, et les exposait à un excès de lumière en utilisant répétitive éclairage à impulsions courtes. À la suite de ce traitement, une particule connue comme "P700" qui absorbe l'énergie lumineuse à l'intérieur du photosystème ï ¹ cessé de fonctionner, ainsi que trois types d'espèces réactives de l'oxygène ont été produits: les radicaux superoxydes (O2 -), le radical hydroxyle (OH •) et l'oxygène singulet (1O2). Ils ont en outre confirmé que, en limitant le flux d'électrons à photosystème I la production d'espèces réactives de l'oxygène a été supprimé.
En raison de facteurs tels que le réchauffement de la planète, l'environnement naturel de la Terre est de plus en plus inhospitalière pour la vie végétale. "En révélant le mécanisme pour la production de ROS et une partie de son mécanisme de réglementation, il existe des possibilités futures pour assurer un approvisionnement alimentaire stable malgré le réchauffement climatique», a déclaré le professeur Miyake. "La prochaine étape est de révéler le mécanisme réglementaire pour ROS à un niveau moléculaire."