Satu pasukan saintis telah membangunkan sebatian kimia baharu yang menghalang fotosintesis dalam daun tumbuhan: ia menghalang aktiviti kompleks protein yang menjalankan salah satu tindak balas utama proses - penguraian air menjadi oksigen. Bahan ini boleh menjadi prototaip racun herba yang melawan rumpai, sementara ia tidak berbahaya kepada manusia dan haiwan. Hasil kajian itu, disokong oleh geran daripada Yayasan Sains Rusia (RNF), diterbitkan dalam jurnal Cells, laporan Gazeta.ru.
Fotosintesis ialah proses di mana tumbuhan mensintesis sebatian organik daripada karbon dioksida dan air. Ia dijalankan dengan bantuan dua kompleks protein besar - fotosistem 1 dan 2 (PS1 dan PS2), yang masing-masing terdiri daripada pusat tindak balas, protein dan pigmen di sekelilingnya. Di bawah tindakan cahaya matahari, klorofil dalam pusat tindak balas menjadi teruja dan memindahkan elektronnya ke molekul lain dalam fotosistem. Peralihan elektron seterusnya disertai dengan pengumpulan molekul tenaga tinggi, seperti ATP, yang terlibat dalam sintesis sebatian organik. Kekurangan elektron yang ditinggalkan daripada klorofil dikompensasikan oleh penguraian molekul air - semasa proses inilah oksigen dibebaskan sebagai hasil sampingan.
Para saintis dari Institut Masalah Biologi Asas Akademi Sains Rusia (Pushchino) dengan rakan sekerja dari Universiti Gazi (Turki) telah mensintesis sebatian baharu berdasarkan kuprum dan serpihan organik yang menyekat fotosintesis dalam daun. Untuk menentukan kesan bahan tersebut, pengarang mengasingkan membran tilakoid yang diperkaya PS2 daripada daun—struktur di dalam kloroplas—dan menambahkan larutan sebatian baharu kepada penggantungan yang terhasil. Kesan perencatan dinilai oleh berapa banyak pelepasan oksigen yang disebabkan oleh pencahayaan dikurangkan - sebagai contoh, kadarnya dikurangkan sebanyak 69%. Di samping itu, kesan bahan telah dikaji oleh beberapa tindak balas lain yang mencirikan aktiviti PS2: sebagai contoh, penambahan perencat mengurangkan luminescence klorofil semasa fotosintesis. Pada masa yang sama, keberkesanan ubat tidak berubah mengikut masa, tetapi hanya bergantung pada kepekatannya.
Penurunan dalam pelepasan oksigen menunjukkan bahawa sistem foto berfungsi dengan kurang cekap. Diandaikan bahawa sasaran utama racun herba baru ialah pusat tindak balas kompleks protein: bahan itu mengikat kepada teras PS2 dan mengubah strukturnya. Akibatnya, menurut saintis, proses pemindahan cas antara komponen rantai pengangkutan elektron terganggu.
Inhibitor yang dibangunkan boleh digunakan dalam penciptaan racun herba baru, yang akan digunakan, sebagai contoh, dalam memerangi rumpai yang tumbuh pesat yang muncul sebelum percambahan tanaman. Oleh kerana tindak balas penguraian air hanya dijalankan dalam sel tumbuhan, racun herba berkemungkinan selamat sepenuhnya untuk manusia dan haiwan.
“Kami telah membangunkan sebatian yang berkesan akan menyingkirkan spesies tumbuhan yang tidak diingini, sekali gus meningkatkan hasil tanaman dengan ketara. Data ini boleh menjadi asas asas untuk pembangunan bahan yang berkesan pada kepekatan yang paling rendah, "kata pengarang pertama karya itu, Sergey Zharmukhamedov, Calon Sains Biologi, Penyelidik Utama di Institut Masalah Biologi Asas Rusia. Akademi Sains.
Juga, saintis dari Institut Biologi Molekul dan Bioteknologi Akademi Sains Kebangsaan Azerbaijan (Baku), Institut Fisiologi Tumbuhan yang dinamakan sempena K.A. Timiryazev (Moscow), Universiti King Saud (Arab Saudi) dan Universiti Negeri Moscow dinamakan sempena M.V. Lomonosov (Moscow).