Хлоропласты отвечают за ассимиляцию CO2 в качестве реакций фотосинтеза, для которых требуется солнечная энергия. Поскольку хлоропласты не могут использовать всю энергию, полученную от сильного солнечного света в солнечный день, они накапливают фотоповреждения. Удаление поврежденных соединений известно как важный процесс для выживания растений в природе. Но как удаляются разрушенные хлоропласты, еще предстоит объяснить.
Аутофагия — это процесс «самопоедания» нежелательных элементов в клетках эукариот, таких как дрожжи, люди и растения. Доктор Масанори Идзуми из Института междисциплинарных исследований Университета Тохоку подозревает, что оборот поврежденных хлоропластов может происходить в результате любого процесса аутофагии.«Оборот хлоропластов также важен при производстве сельскохозяйственных культур». — говорит Изуми. «По мере того, как такие культуры, как рис или пшеница, перед сбором урожая меняют цвет с зеленого на золотистый, хлоропласты потребляются, а затем высвобождаются питательные вещества и перерабатываются для производства зерна в результате старения. Мы хотим понять основной, общий механизм, участвующий в распаде хлоропластов. "Согласно исследованию, когда кресс-салат, известный как Arabidopsis thaliana, подвергается световому стрессу от ультрафиолета-B (UVB), сильного видимого света или естественного солнечного света, хлоропласты мобилизуются в вакуоль — замкнутое пространство, где происходит пищеварение в клетках растений.
Этот феномен не наблюдался у мутантных растений, лишенных аппарата аутофагии, в которых накапливались поврежденные хлоропласты с аномальной формой.Команда также обнаружила, что мутантные листья легче умирают после воздействия УФ-В по сравнению с естественными дикими листьями. «У мутантов производство активных форм кислорода, перекиси водорода, стимулировалось после повреждения УФ-В.
Хлорофагия, вероятно, играет важную роль в подавлении выработки токсичных соединений и обеспечении выживания в условиях легкого стресса», — объясняет Изуми.Исследователи пришли к выводу, что процесс хлорофагии служит для удаления разрушенных хлоропластов в условиях легкого стресса.
Это открытие открывает новые биологические вопросы, связанные с механизмом регуляции хлорофагии, в том числе с тем, как поврежденные хлоропласты распознаются и мобилизуются в вакуоль. Команда считает, что идентификация генов, специфически регулирующих хлорофагию, может помочь создать новые подходы к управлению оборотом хлоропластов во время старения сельскохозяйственных культур.