光合作用是植物将能量从阳光转化为糖形式的化学能的过程。这些糖被植物用于生长和功能，以及用于食用它们的动物和人类的食物。
植物生长在光线快速且波动的环境中，例如从头顶上方的云层阴影或在风中吹来的垂悬树木的叶子。因此，植物必须迅速调整光合作用，以最大限度地捕获能量，同时防止多余的能量造成损害。那么植物如何防止光强度的这些变化影响它们的生存能力呢？响应必须非常迅速。由Carnegie的Ute Armbruster和Martin Jonikas领导的团队揭示了植物在波动的光线中保持高光合效率的机制。他们的工作发表在Nature Communications上。
如何保持光合效率问题影响人类依赖的植物，包括作物甚至森林，因此回答这个问题对提高农业生产力具有实际意义。
该团队还包括Carnegie的Ari Kornfeld和Joseph Berry，他们发现一种名为KEA3的蛋白质对于在波动的光照条件下即刻的光合效率至关重要。
光合作用分阶段进行。第一阶段以光子的形式吸收光并利用它产生能量存储分子，然后用于为第二阶段提供能量，将第二阶段的碳固定到碳糖，例如蔗糖和淀粉。
KEA3关注的是第一阶段。
在充足的阳光下，来自过度吸收的光子的能量有意地被植物作为热量消散。然而，如果入射光被云阻挡，植物必须从多余的光子作为热量转移到收集尽可能多的光子。先进的分析技术已经证明KEA3可以加速从全光适应模式到阴影适应模式的转变。这种对光强度的快速响应使光合作用的第一阶段更有效。
非功能性KEA3转运蛋白的突变植物在过渡到弱光期间已经失去了大量的收获光能作为热量，进一步支持了他们的发现。
“我们发现这种用于照明条件的内置机器使KEA3成为那些对提高作物生产力和改善光合生物化学基础知识感兴趣的人的新目标，”Jonikas说。
该论文的其他共同作者是密歇根州立大学的David Kramer和L. Ruby Carrillo，来自西班牙 Consejo SuperiordeInvestigacionesCientíficas的Kees Venema，以及来自德国 Heinrich-Heine-Universität的Peter Jahns和Lazar Pavlovic 。
文字说明：这是植物在云层通过头顶时如何面对波动的光照条件的一个例子
