บาคาร่า น้ำยาเคลือบเงาโดย PETER HESS | เผยแพร่เมื่อ 24 ต.ค. 2559 21:01 น. ศาสตร์สิ่งแวดล้อมใบบีโกเนียพาโวนิน่า เรามักคิดว่าดอกไม้มีสีรุ้ง แต่ที่น่าแปลกใจคือBegonia pavoninaซึ่งเป็นพืชที่พบในป่าในมาเลเซียมีใบสีรุ้ง นักวิจัยพบว่าใบอาจช่วยพืชได้ทำการสังเคราะห์ด้วยแสงในขณะที่อยู่ในที่ร่ม มารยาท Matthew Jacobs
ดอกไม้สีรุ้งเป็นเรื่องธรรมดาในธรรมชาติ กลีบดอกไม้ที่แวววาวของมันดึงดูดความสนใจของผึ้ง ดึงดูดให้พวกมันเข้ามาและผสมเกสรดอกไม้ แต่ทำไมใบ ถึง มีสีรุ้ง? นี่เป็นคำถามที่Heather Whitneyนักวิทยาศาสตร์พืชแห่งมหาวิทยาลัย Bristol ถามขณะศึกษา ดอกไม้ สีรุ้ง
“สิ่งนี้ดูแปลกมากสำหรับฉัน” วิทนีย์บอกกับPopular Science “โดยรวมแล้ว คุณไม่ต้องการดึงดูดแมลง (สัตว์กินพืช) ให้มาที่ใบไม้” นอกจากนี้ เธอสังเกตเห็นว่าใบสีรุ้งเหล่านี้มักพบในไม้ร่ม สิ่งนี้ดูขัดกับสัญชาตญาณเพราะคาดว่าพืชที่เติบโตในที่ร่มจะดูดกลืนแสงที่มีอยู่ทั้งหมด แม้ว่าสีรุ้งจะสะท้อนแสงบางส่วนออกไป
พืชใน สกุล Begoniaซึ่งมีใบสีรุ้งทำให้เป็นที่ชื่นชอบ
ในหมู่คนรัก houseplant เจริญเติบโตในที่มีแสงน้อย บทความที่ตีพิมพ์ในวันนี้ในNature Plantsแสดงให้เห็นว่าแสงสีรุ้งที่แพรวพราวที่แสดงโดยบีโกเนียบางชนิดอาจเป็นวิธีการเสริมการสังเคราะห์แสงในที่ร่ม
“บีโกเนีย
ต้นดาดตะกั่ว ‘escargot’
ใบไม้ Begonia ที่มีสีแปลกตานี้แสดงแสงสีรุ้งที่เป็นลักษณะเฉพาะของผู้ที่อาศัยอยู่ในร่มเงา เยื่อหุ้มไทลาคอยด์ที่ได้รับคำสั่งอย่างแน่นหนาช่วยให้คลอโรพลาสต์ปรับเปลี่ยนแสงแดดที่มีอยู่อย่างจำกัดเพื่อให้สามารถอยู่รอดได้
วิทนีย์และเพื่อนร่วมงานของเธอร่วมมือกับนักฟิสิกส์และวิศวกรเพื่อสำรวจคำถามนี้ สิ่งที่พวกเขาพบอาจเปลี่ยนวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นตำแหน่งของการสังเคราะห์แสงในพืช ออร์แกเนลล์เหล่านี้ซึ่งทำให้ใบพืชมีสีเขียวตามลักษณะเฉพาะ จับพลังงานของดวงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำตาลที่พืชต้องการเพื่อการเจริญเติบโตและอยู่รอด
แต่คลอโรพลาสต์ในที่ร่มเหล่านี้ เบโกเนียต่างกัน ออร์แกเนลล์ที่มีโครงสร้างสูงเหล่านี้ไม่เพียงแค่ ซึ่งวิทนีย์และเพื่อนร่วมงานของเธอเรียกว่า “ไอริโดพลาส” – จับแสง แต่ยังทำหน้าที่เป็นโครงสร้างผลึกโทนิกที่ช่วยเพิ่มความสามารถของพืชในการจับความยาวคลื่นของแสง เนื่องจากใบไม้ที่อยู่สูงขึ้นไปในทรงพุ่มสามารถดูดซับความยาวคลื่นที่มีอยู่ได้มากเมื่อถึงเวลาที่แสงส่องถึงพื้นป่า ต้นไม้ให้ร่มเงาจึงได้ปรับตัวเพื่อใช้ประโยชน์จากการเลือกที่บางเหล่านี้
Whitney กล่าวว่า “ความสามารถในการเก็บแสงที่ระดับแสงน้อยในที่ที่คลอโรพลาสต์ปกติทำไม่ได้ หมายความว่า Begonias สามารถสังเคราะห์แสงและอยู่รอดในสภาพแสงน้อยที่พืชชนิดอื่นไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้เลย” “Iridoplasts สามารถ ‘หลบเลี่ยง’ และใช้แสงอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในสภาพแสงน้อยได้”
“บีโกเนีย
การแลกเปลี่ยน
ต้นดาดตะกั่วต้นนี้มีไอริโดพลาสที่ทำงานได้ดี
ในที่แสงน้อยแต่ไม่อยู่ในแสงจ้า ในขณะที่คลอโรพลาสต์ปกติทำงานได้ดีในที่มีแสงจ้า
กุญแจสำคัญในการกำจัดนี้คือลักษณะของเนื้อเยื่อไทลาคอยด์ในคลอโรพลาสต์ที่ได้รับคำสั่งอย่างสูง โดยปกติกองเมมเบรนเหล่านี้เรียกว่า grana ในคลอโรพลาสต์จะดูดซับแสงแดดเพียงอย่างเดียว แต่ในอิริโดพลาส กราน่ามีโครงสร้างเพื่อสร้างผลึกโฟโตนิกที่ปรับเปลี่ยนแสงที่เข้ามาเพื่อให้พร้อมสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงมากขึ้น พวกเขาทำเช่นนี้โดยเว้นระยะในลักษณะที่สอดคล้องกับความยาวคลื่นของแสงที่พวกมันดูดกลืน จุดสูงสุดในรูปคลื่นของแสงจะเข้ากันกับกรานาที่เรียงซ้อนกัน ซึ่งช่วยลดความเร็วของแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้คลอโรพลาสต์ดูดซับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
นักวิจัยสงสัยว่าเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ที่ได้รับคำสั่งสูงเหล่านี้อาจลดประสิทธิภาพการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งจะทำให้อิริโดพลาสต์ไม่มีประสิทธิภาพในสภาพแสงที่สว่างกว่า แต่ต้นบีโกเนียยังมีคลอโรพลาสต์ปกติ ดังนั้นพวกมันจึงถูกปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย
“ไอริโดพลาสต์
ระเบียบกับความโกลาหล
ในภาพด้านบน คุณจะเห็นชั้นเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ที่มีโครงสร้างแน่นหรือที่เรียกว่ากรานาในไอริโดพลาส ภาพด้านล่างแสดงการกระจายตัวของกราน่าแบบสุ่มในคลอโรพลาสต์ทั่วไป โครงสร้างของม่านตาด้วยระยะห่างของกราน่าที่ตรงกับความยาวคลื่นของแสงที่เข้ามาเป็นกุญแจสำคัญในความสามารถในการเก็บเกี่ยวแสง
วิทนีย์มีความหวังว่างานวิจัยชิ้นนี้จะช่วยเพิ่มความเข้าใจในการจับภาพแสงสังเคราะห์แสงได้อย่างไร เนื่องจากคลอโรพลาสต์สามารถจัดเรียงตัวเองใหม่ได้ในสภาพแสงที่ต่างกัน วิทนีย์จึงสงสัยว่านักวิทยาศาสตร์อาจพบพืชจำนวนมากขึ้นที่สามารถเอาชนะข้อจำกัดของโครงสร้างเพื่อให้อยู่รอดได้ในสภาวะที่หลากหลายหรือไม่ “พืชชนิดอื่นอีกกี่ชนิดที่อาจใช้ลักษณะของโฟโตนิกส์เพื่อส่งเสริมการสังเคราะห์ด้วยแสง?” บาคาร่า
