I Kaliforniens Death Valley trivs Tidestromia oblongifolia där temperaturerna överstiger 120 grader Fahrenheit. Forskare vid Michigan State University upptäckte att växten justerar sitt fotosyntetiska system för att växa snabbare under sådana förhållanden. Deras fynd, publicerade i Current Biology, kan hjälpa till att utveckla värmetåliga grödor mitt i klimatförändringarna.
Tidestromia oblongifolia, en infödd växt i Death Valley, Kalifornien, överlever inte bara utan frodas i sommarhettan som överstiger 120 grader Fahrenheit. Forskare vid Michigan State Universitys Plant Resilience Institute, ledda av Research Foundation-professorn Seung Yon "Sue" Rhee och forskningsassistenten Karine Prado, undersökte hur denna art klarar sig i sådana extremer.
Studien, publicerad i Current Biology, visar att T. oblongifolia finjusterar sitt fotosyntetiska system för att motstå värmeskador, vilket möjliggör snabbare tillväxt. Prado noterade de initiala utmaningarna: "När vi först tog med dessa frön tillbaka till labbet kämpade vi bara för att få dem att växa. Men när vi lyckades efterlikna Death Valley-förhållandena i våra växtkammare, tog de fart."
Med hjälp av anpassade växtkammare för att replikera ökenljus och temperaturförändringar fann teamet att på bara 10 dagar tredubblade T. oblongifolia sin biomassa, medan relaterade värmetåliga arter slutade växa. Efter två dagar av extrem hetta utvidgade växten sin fotosyntetiska komfortzon. Inom två veckor nådde dess optimala temperatur för fotosyntes 45 grader Celsius (113 grader Fahrenheit), vilket överträffar någon större gröda.
Rhee beskrev den som "den mest värmetåliga växten som någonsin dokumenterats". Växtens anpassningar inkluderar mitokondrier som flyttar sig närmare kloroplaster för energieffektivitet, och kloroplaster som omformas till unika "kopp-liknande" former för att bättre fånga koldioxid. Inom 24 timmar efter värmeexponering aktiveras tusentals gener skyddande funktioner, inklusive ökad produktion av Rubisco-aktivase för att upprätthålla fotosyntesen.
Dessa mekanismer erbjuder strategier för grödor som vete, majs och sojabönor, vars skördar minskar på grund av förväntade globala temperaturökningar med upp till 5 grader Celsius till seklets slut. Rhee betonade: "T. oblongifolia visar oss att växter har kapacitet att anpassa sig till extrema temperaturer." Hon tillade: "Ökenväxter har spenderat miljontals år på att lösa de utmaningar vi bara börjar möta."
Forskningen skiftar fokus från modellarter som Arabidopsis till motståndskraftiga ökenväxter, med verktyg som genetik och live-imaging för att förbättra jordbrukets motståndskraft.