Влияние фитохромов на процессы фотосинтеза
Одним из главных процессов на Земле, который собственно и обеспечивает жизнь на ней, является фотосинтез. А заправляют им растения. Как известно, для фотосинтеза растениям необходим свет. Оказывается, ключевую роль в восприятии света растениями, в оптимизации растением своей структуры, обеспечивающей максимальное использование света в фотосинтезе, играют их маленькие помощники фитохромы. К тому же, они еще и разными бывают. Наиболее важными из них являются фитохромы А и В (phyA and phyB). Например, активный PhyB способствует дифференцировке устьиц, что позволяет растениям получать преимущества от более высокой освещенности за счет снижения эффективности использования воды.
Что еще за «фитохромы», спросите Вы? Поясню. Фитохромы - это фоторецепторы, сине-зеленые пигменты, которые существуют в двух взаимопревращающихся формах. Одна поглощает красный свет с длиной волны λ~660нм (RL) и является физиологически активной формой (Pfr), другая - дальний красный с длиной волны λ~730нм (FRL), это физиологически неактивная форма (Pr). Известно, что уровень Pfr повышается при высоком соотношении RL/FRL. Эта ситуация соответствует действию сильного солнечного света в полдень, когда наблюдается высокий уровень ультрафиолетового излучения. Получается, что увеличение уровня Pfr, по-видимому, служит своеобразным «индуктором» для формирования защитных механизмов, чтобы противостоять таким стрессорам как УФ излучение и интенсивный свет. Поздним вечером, когда нет необходимости в такой защите, отношение RL/FRL уменьшается и Pfr преобразуется обратно в Pr. Как фитохромы это делают? Какие механизмы лежат в основе защиты фотосинтетического аппарата от стресса? Ряд данных показывает, что повышение устойчивости к определенным стрессовым факторам может быть достигнуто путем увеличения отношения Pfr / Pfr + Pr. Достаточно высокое отношение Pfr / Pfr + Pr, которое сопоставимо с высоким отношением RL/FRL нужно для поддержания необходимого уровня хлорофиллов в зрелых листьях и структурной целостности хлоропластов во время процесса старения. Ко всему прочему выяснилось, что превращение Pr в Pfr может активировать антиоксидантные ферменты, такие как каталаза и пероксидаза и стимулировать образование низкомолекулярных антиоксидантов - каротиноидов и флавоноидов, которые также стоят на страже защиты растений от окислительного стресса. Что не менее важно, такая система защиты не обходится без участия большого количества генов антиоксидантной системы, включая гены, кодирующие тилакоид аскорбатпероксидазу (tAPX), цитозольную аскорбатпероксидазу 1 (APX1), а также халконсинтазу (CHS) и L-фенилаланин- аммиак-лиазу, участвующую в биосинтезе флавоноидов.
Таким образом, фитохромы являются жизненно важной «системой наблюдения», поскольку позволяют растениям адаптироваться к изменяющейся среде, приспосабливаться к изменениям длительности светлого времени суток и противостоять окислительному стрессу в ходе фотосинтеза.