Обнаружен новый путь детоксикации растений при интенсивном освещении

Известный путь фотодыхания и предложенный в данном исследовании цитозольный глиоксилатный шунт. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59349-2

Учёные обнаружили новый путь в процессе фотодыхания растений, который может помочь фермерам выращивать более устойчивые культуры, особенно в регионах с интенсивным освещением, вызывающим стресс у растений.

Этот дополнительный путь показывает, что фотодыхание гораздо более гибкий процесс, чем считалось ранее. Исследование, проведённое Сяотун Цзян и коллегами из лаборатории растительных исследований Мичиганского государственного университета, было опубликовано в журнале Nature Communications.

Фотодыхание работает совместно с фотосинтезом, выполняя роль «уборщика», когда побочные продукты фотосинтеза становятся токсичными. Обычно ключевой фермент фотосинтеза Rubisco выступает в роли карбоксилазы, связывая углекислый газ для производства сахаров. Однако он также может фиксировать кислород, что приводит к образованию вредных для клетки соединений.

Фотодыхание преобразует эти токсичные вещества в менее опасные соединения, которые могут быть повторно использованы в фотосинтезе. Однако команда обнаружила, что в стрессовых условиях растения могут использовать альтернативный путь.

Исследуя мутантные формы растения Arabidopsis thaliana, лишённые ключевого фермента фотодыхания HPR1, учёные заметили, что такие растения хуже развиваются при интенсивном освещении. Дальнейшие эксперименты показали, что при отключении фермента GLYR1 активируется параллельный путь с участием фермента HPR2, названный исследователями «цитозольным глиоксилатным шунтом».

«Это как объезд на шоссе: если дорога повреждена (основной путь фотодыхания), машины (токсичные соединения) могут использовать альтернативный маршрут», — поясняет Сяотун Цзян.

Аманда Кениг, соавтор исследования, отмечает: «Главный вывод — фотодыхание обладает значительной гибкостью. Когда основной путь нарушен, дополнительный путь помогает обрабатывать цитотоксины».

Хотя исследование фокусировалось на условиях интенсивного освещения, учёные предполагают, что этот механизм может работать и при других видах стресса, что требует дальнейшего изучения.

Дополнительная информация: Xiaotong Jiang et al, A cytosolic glyoxylate shunt complements the canonical photorespiratory pathway in Arabidopsis, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59349-2