揭示植物关键光合作用途径的重要性

光合作用是最重要的化学反应之一，不仅对植物如此，对整个世界也是如此。光合作用的影响及其重要性不容低估。因此，科学长期以来一直对使光合作用发生的反应和物理现象着迷是有道理的。这些现象之一是铁氧还蛋白/硫氧还蛋白(Fd/Trx)途径。

大约半个世纪前发现的Fd/Trx通路长期以来一直被认为可以调节叶绿体中的许多光依赖性反应，叶绿体是叶片中发生光合作用的器官。长期以来，人们一直认为Fd/Trx通路对植物极其重要，因为它激活叶绿体中的几种酶，作为对光的反应。然而，由于两个原因，这些假设受到了挑战。首先是由于在叶子中发现了其他也可以激活叶绿体酶的途径。第二个是到目前为止，还没有研究检查Fd/Trx通路的抑制如何影响植物。

为了解决这个问题，由吉田圭佑副教授领导的东京工业大学(TokyoTech)的一组研究人员使用CRISPR/Cas9技术创建了拟南芥植物的突变标本。该标本经过基因改造，使其Fd/Trx通路完全有缺陷。据Yoshida博士说，“通过创建一个Fd/Trx通路有缺陷的模型，我们能够揭示它在植物中的实际生物学意义，这导致了一些令人兴奋的发现。”该论文发表在《生物化学杂志》上。

研究人员观察了这些新的突变体标本，并将它们与未突变的植物进行比较，以了解差异，从而了解Fd/Trx通路的影响。为了评估该通路在叶绿体中激活光依赖性反应中的作用，研究人员将不同强度的光照射在植物上，然后检查叶绿体中酶的状态。

在未发生突变的野生植物中，酶已从氧化状态转变为还原状态。相反，在突变植物中，没有一种酶改变了它们的状态。突变的植物还表现出异常发育的叶绿体和降低的光合作用能力。ATP合酶是唯一一种在突变菌株中表现出还原反应的酶。这种酶是合成ATP的关键，ATP是所有生物的能量储存分子。ATP合酶激活通过多种途径发生，并且不受有缺陷的Fd/Trx途径的影响。

总而言之，研究人员发现，Fd/Trx通路对于叶子中酶的许多光依赖性激活反应是必不可少的。Fd/Trx通路对于有效的光合作用也很重要，这对植物的正常生长至关重要。

据Yoshida博士说，“我们从这项研究中获得的关于Fd/Trx通路在植物中的作用和重要性的见解使我们对植物内部发生的复杂机制有了更深入的了解。这项研究也促使我们更深入地研究并回答与光合作用过程相关的许多其他问题，以便我们能够充分了解这个为整个世界提供动力的令人敬畏的过程。”