Die geheimen Kohlenstoffentscheidungen, die Pflanzen über unsere Zukunft treffen

Neue Forschungen der University of Western Australia haben ergeben, dass Pflanzen ihre eigenen „geheimen“ Entscheidungen darüber treffen, wie viel Kohlenstoff sie über einen bisher unbekannten Prozess wieder in die Atmosphäre freisetzen, eine Entdeckung mit „tiefgreifenden Auswirkungen“ auf die Nutzung von Pflanzen als Kohlenstoffspeicher .

Professor Harvey Millar von der School of Molecular Sciences der UWA und Autor der heute in veröffentlichten Studie Natur Pflanzensagte, dass die Ergebnisse bedeuten, dass Pflanzen der Zukunft so konzipiert werden könnten, dass sie den Nahrungsbedarf der Welt decken und gleichzeitig die Umwelt unterstützen.

„Jeder Schüler lernt etwas über die Photosynthese, den Prozess, bei dem Pflanzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid verwenden, um Sauerstoff und Energie in Form von Zucker zu erzeugen“, sagte Professor Millar, Direktor des ARC-Kompetenzzentrums für Pflanzenenergiebiologie.

„Aber eine Pflanze wächst nicht so schnell wie der Kohlenstoff, den sie durch Photosynthese aufnimmt, weil sie bis zur Hälfte dieses Kohlenstoffs im Prozess der Pflanzenatmung wieder als CO2 freisetzt. Dies verhindert, dass Pflanzen die besten Kohlenstoffsenken sind, die sie sein könnten und begrenzt, wie sehr sie dazu beitragen können, das atmosphärische CO2 zu senken.“

Eine Kohlenstoffsenke ist alles, was mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufnimmt als abgibt.

Professor Millar sagte, dass die Entscheidung, wann und wie viel CO2 verloren gehen soll, ein Geheimnis ist, das Pflanzen in Teilen der Zelle, die Mitochondrien genannt werden, wo die CO2-Freisetzung stattfindet, verschlossen halten.

„Unsere Forschung unter der Leitung des Doktoranden und Forrest-Stipendiaten Xuyen Le hat herausgefunden, dass diese CO2-Freisetzungsentscheidung von einem bisher unbekannten Prozess gesteuert wird, einem Stoffwechselkanal, der ein Zuckerprodukt namens Pyruvat dazu bringt, zu CO2 oxidiert oder weiter produziert zu werden Pflanzenbiomasse“, sagte Professor Millar.

„Wir fanden heraus, dass ein Transporter auf Mitochondrien Pyruvat zur Atmung leitet, um CO2 freizusetzen, aber auf andere Weise hergestelltes Pyruvat wird von Pflanzenzellen zurückgehalten, um Biomasse aufzubauen – wenn der Transporter blockiert ist, verwenden Pflanzen dann Pyruvat aus anderen Wegen für die Atmung“, sagte Le .

Professor Millar sagte, die Forschung zeige, dass Pflanzen differenzieren und eine Pyruvatquelle einer anderen vorziehen können, um sie für die CO2-Freisetzung zu verwenden. Dieser geheime Prozess verstößt gegen die normalen Regeln der Biochemie, bei denen der nächste Schritt in einem Prozess den Ursprung des Produkts aus dem vorherigen Schritt nicht kennt.

„Das Verständnis des Atmungsgeheimnisses der Pflanze, einen Stoffwechselkanal zu nutzen, um der Kohlenstofffreisetzung Vorrang vor der Beibehaltung zur Herstellung von Biomasse zu geben, bietet eine neue Möglichkeit, die Entscheidung im letzten Moment zu beeinflussen“, sagte er.

„Dies könnte erreicht werden, indem diese Kanalisierung auf die Atmung beschränkt oder neue Kanäle geschaffen werden, um Kohlenstoff in den Mitochondrien zurück zur Biomasseproduktion zu leiten und so die CO2-Freisetzung aus Pflanzen zu begrenzen.“

„Es zeigt, dass aktuelle Diskussionen über CO2-Netto-Null und die Rolle, die Feldfrüchte, Wälder und Grasland spielen können, neben globalen Finanzentscheidungen auch Gespräche darüber beinhalten sollten, was in Pflanzen passiert.“

UWA-Forscher sind jetzt an langfristigen internationalen Partnerschaften beteiligt, um bessere Wege zu finden, um Energie aus der Atmung zu nutzen, um Kohlenstoff in Biomasse umzuleiten, ohne die Wachstumsfähigkeit einer Pflanze einzuschränken und sich vor Krankheitserregern oder rauen Umgebungen zu schützen.