东方时讯网几十年来，科学家们一直对植物发出的启动光合作用的信号感到困惑，光合作用是将阳光转化为糖分的过程。加州大学河滨分校的研究人员现在已经解码了那些以前不透明的信号。
半个世纪以来，植物学家已经知道植物细胞的指挥中心——细胞核——向细胞的其他部分发送指令，迫使它们进行光合作用。这些指令以蛋白质的形式出现，没有它们，植物就不会变绿或生长。
“我们面临的挑战是，细胞核编码了数百种蛋白质，这些蛋白质含有较小细胞器的构建模块。确定哪些是它们触发光合作用的信号就像大海捞针一样，”UCR植物学教授MengChen说。
Chen实验室的科学家们用来发现其中四种蛋白质的过程现在记录在NatureCommunications的一篇论文中。
此前，陈的团队证明植物细胞核中的某些蛋白质被光激活，从而启动光合作用。这四种新发现的蛋白质是该反应的一部分，发出信号将小器官转化为叶绿体，叶绿体产生促进生长的糖。
陈将整个光合作用过程比作一首交响乐。
“交响乐的指挥是细胞核中的蛋白质，称为光感受器，对光有反应。我们在本文中表明，红色和蓝色光敏光感受器都会启动交响乐。它们激活编码光合作用构建块的基因。”
在这种情况下，独特的情况是交响乐是由本地(核心)和远程音乐家在牢房的两个“房间”中演奏的。因此，仅存在于细胞核中的导体(光感受器)必须向远处的音乐家发送一些远距离的信息。这最后一步由四种新发现的蛋白质控制，这些蛋白质从细胞核传播到叶绿体。
这项工作由美国国立卫生研究院资助，希望它能帮助治愈癌症。这种希望是基于植物细胞中的叶绿体与人类细胞中的线粒体之间的相似性。两种细胞器都为生长提供燃料，并且都含有遗传物质。
目前，许多研究描述了从细胞器到细胞核的通信。如果细胞器出现问题，它们会向细胞核“总部”发送信号。人们对从细胞核发送到细胞器的活动调节信号知之甚少。
“细胞核可能以类似的方式控制线粒体和叶绿体基因的表达，”陈说。“因此，我们从细胞核到叶绿体的通讯途径中学到的原理可能会加深我们对细胞核如何调节线粒体基因及其在癌症中的功能障碍的理解，”陈说。
了解光合作用如何受到控制的意义不仅限于疾病研究。另一个星球上的人类住区可能需要室内耕作并制定光照计划以提高该环境的产量。更直接的是，气候变化正在给这个星球上的农作物种植者带来挑战。
“我们能在这个星球上生存的原因是因为像植物这样的生物可以进行光合作用。没有它们就没有动物，包括人类，”陈说。“充分了解和控制植物生长的能力对于粮食安全至关重要。”