طور فريق من العلماء مركبًا كيميائيًا جديدًا يثبط التمثيل الضوئي في أوراق النبات: فهو يثبط نشاط مركب البروتين الذي ينفذ أحد التفاعلات الرئيسية للعملية - تحلل الماء إلى أكسجين. يمكن أن تصبح هذه المادة نموذجًا أوليًا لمبيدات الأعشاب التي تقاوم الأعشاب الضارة ، في حين أنها غير ضارة للإنسان والحيوان. نُشرت نتائج الدراسة ، المدعومة بمنحة من مؤسسة العلوم الروسية (RNF) ، في مجلة Cells ، وتقارير Gazeta.ru.
التمثيل الضوئي هو العملية التي تقوم من خلالها النباتات بتجميع المركبات العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء. يتم تنفيذه بمساعدة مجمعين بروتينيين كبيرين - نظامي الصور 1 و 2 (PS1 و PS2) ، يتكون كل منهما من مركز تفاعل ، والبروتينات والأصباغ المحيطة. تحت تأثير أشعة الشمس ، يصبح الكلوروفيل في مركز التفاعل متحمسًا وينقل إلكتروناته إلى جزيئات أخرى في النظام الضوئي. يصاحب التحولات الإلكترونية اللاحقة تراكم الجزيئات عالية الطاقة ، مثل ATP ، التي تشارك في تخليق المركبات العضوية. يتم تعويض نقص الإلكترونات المتبقية من الكلوروفيل عن طريق تحلل جزيئات الماء - خلال هذه العملية يتم إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي.
قام علماء من معهد المشكلات البيولوجية الأساسية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم (بوشينو) مع زملائهم من جامعة غازي (تركيا) بتصنيع مركب جديد يعتمد على النحاس وشظية عضوية تمنع التمثيل الضوئي في الأوراق. لتحديد تأثير المادة ، عزل المؤلفون أغشية الثايلاكويد المخصب بـ PS2 من الأوراق - الهياكل داخل البلاستيدات الخضراء - وأضافوا محلول المركب الجديد إلى المعلق الناتج. تم تقييم التأثير المثبط من خلال مقدار انخفاض إطلاق الأكسجين الناتج عن الإضاءة - على سبيل المثال ، تم تقليل معدله بنسبة 69 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، تمت دراسة تأثير المادة من خلال عدد من التفاعلات الأخرى التي تميز نشاط PS2: على سبيل المثال ، أدت إضافة مثبط إلى تقليل تألق الكلوروفيل أثناء عملية التمثيل الضوئي. في الوقت نفسه ، لم تتغير فعالية الدواء بمرور الوقت ، بل اعتمدت فقط على تركيزه.
يشير الانخفاض في إطلاق الأكسجين إلى أن النظام الضوئي يعمل بكفاءة أقل. من المفترض أن الهدف الرئيسي للمبيد الجديد هو مركز تفاعل مركب البروتين: ترتبط المادة بنواة PS2 وتغير هيكلها. نتيجة لذلك ، وفقًا للعلماء ، تعطلت عملية نقل الشحنة بين مكونات سلسلة نقل الإلكترون.
يمكن استخدام المانع المطور في إنشاء مبيد أعشاب جديد ، والذي سيتم استخدامه ، على سبيل المثال ، في مكافحة الأعشاب سريعة النمو التي تظهر قبل إنبات المحاصيل. نظرًا لأن تفاعل تحلل الماء يتم فقط في الخلية النباتية ، فمن المحتمل أن يكون مبيد الأعشاب آمنًا تمامًا للإنسان والحيوان.
"لقد طورنا مركبًا يتخلص بشكل فعال من أنواع النباتات غير المرغوب فيها ، وبالتالي زيادة غلة المحاصيل بشكل كبير. يمكن أن تصبح هذه البيانات أساسًا أساسيًا لتطوير مواد فعالة عند أدنى تركيزات ممكنة "، كما يقول المؤلف الأول للعمل ، سيرجي زارموخاميدوف ، مرشح العلوم البيولوجية ، باحث رئيسي في معهد المشكلات البيولوجية الأساسية في روسيا. أكاديمية العلوم.
أيضًا ، علماء من معهد البيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم في أذربيجان (باكو) ، معهد فسيولوجيا النبات الذي يحمل اسم K.A. Timiryazev (موسكو) وجامعة الملك سعود (المملكة العربية السعودية) وجامعة موسكو الحكومية التي تحمل اسم M.V. لومونوسوف (موسكو).