Согласно учебникам по ботанике, фотосинтез — это процесс, при котором растения используют энергию света и создают органические вещества, выделяя при этом кислород и поглощая углекислый газ. В реальности все не совсем так: известны процессы фотосинтеза, когда кислород не выделяется и углекислый газ не поглощается; синтезируются лишь несущие энергию молекулы АТФ – это так называемый аноксигенный фотосинтез. Его количественная оценка вызывает у исследователей споры. Ранее в основном считалось, что доля аноксигенного фотосинтеза в общем фотосинтезе высших растений невелика. Однако, как оказалось, большая часть фотосинтеза может не соответствовать "школьной" формулировке.
Исследовательской группой Южного федерального университета совместно с сотрудниками Российского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов показано, что аноксигенный фотосинтез сильно недооценен и может преобладать в листьях растений. Учеными использованы методы импульсной флуориметрии и разработанный в ЮФУ новый метод Фурье-фотоакустической спектрометрии. Так, недавно были исследованы пестролистные растения драцены, которые имеют светло-зеленые и темно зеленые сектора (полосы) листьев
«Светло-зеленые сектора содержат хлорофилла в 7–8 раз меньше, чем нормальные зеленые. Каково же было наше удивление, когда мы обнаружили, что и те и другие поглощают углекислый газ и выделяют кислород с одинаковой скоростью!» – рассказывает руководитель группы, доцент, зав. лаб. экологии и физиологии ЮФУ Владимир Лысенко. – «Мы предположили и получили данные, указывающие на то, что в темно-зеленых секторах хлорофилл "занят" преимущественно аноксигенным фотосинтезом. В светло-зеленых секторах этот хлорофилл утрачивается вместе с утратой части аноксигенного фотосинтеза, тогда как обычный, оксигенный фотосинтез остается неизменным».
Ученые не собираются останавливаться на достигнутом. «Вызовом для нас является интригующий вопрос, – добавляет Владимир Лысенко, – а зачем растениям избыток хлорофилла и аноксигенный фотосинтез, если они и так хорошо растут? Пока мы предполагаем, что все это необходимо для защиты растений от избытка света, однако реальность может оказаться намного сложнее. Над этим и будем дальше работать».
Коллектив авторов статьи представлен в основном молодыми учеными, в том числе студентами и аспирантами. Как сообщил нам Владимир Лысенко, идея работы принадлежала студентке АБиБ Елизавете Чаленко, она же и получила первые экспериментальные данные. Всего за время обучения в бакалавриате и магистратуре ЮФУ Елизавета стала соавтором 4-х публикаций в журналах первого квартиля.
Полученные данные ранее были представлены в серии работ, опубликованных в ведущих научных журналах мира: Scientific Reports, Informational Processing in Agriculture, Planta, Photosynthetica, Horticulturae, Physiology and Molecular Biology of Plants, Journal of Plant Physiology, Functional Plant Biology. Замыкает этот перечень только что опубликованная в журнале Plant Physiology and Biochemistry (France) работа, выполненная совместно с учеными Российского НИИ комплексного использования и охраны водных ресурсов.
Работы по теме публикации выполнены на базе лаборатории экологии и физиологии растений (Ботанический сад, Академия биологии и биотехнологии ЮФУ) и поддержаны грантом Российского научного фонда № 22-14-00338.