Különleges vasfelvétel a káposztafej belsejében

A kutatásból kiderült, hogy a színtestek vasfelvételének fényhiányos mechanizmusa hasonlít a fényen a fotoszintézis által támogatott folyamatára, az erről szóló eredmények a Frontiers in Plant Science szaklapban jelentek meg.

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) MTI-hez eljuttatott közleménye kiemeli, az élő szervezet számára a vas az egyik legfontosabb ásványi tápanyag. Ez az elem tehát nélkülözhetetlen mind az emberekben, mind a növényekben az enzimek számára, amelyek többek között szerepet játszanak létfontosságú életfolyamatokban: a sejtek légzésében vagy a fotoszintézisben. Ezért elengedhetetlen az anyagcsere szempontjából, hogy ezekbe az enzimekbe be tudjon épülni a vas.

A fotoszintézishez – ahhoz az anyagcsere-folyamathoz, amely napfény energiájával szén-dioxidból és vízből szerves anyagot állít elő a növényekben – vasra van szükség. Mivel a fotoszintézis folyamata a zöld színtestek belsejében játszódik le, a növényi sejtekben a vasat el kell juttatni ezeknek a színtesteknek a belsejébe is.

Az ELTE Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszékén Solti Ádám és kutatócsoportja évek óta kutatja a zöld színtestek vasfelvételét lehetővé tevő molekuláris folyamatokat. A kutatók arra keresték a választ, hogy azokban a növényi szövetekben, amelyeket nem ér napfény, vajon ugyanolyan módon zajlik-e a vasfelvétel, mint a kloroplasztiszokban. Ehhez egy megfelelő kutatási objektumra volt szükség, amelyből nagy mennyiségben lehet eltérő fejlettségű növényi színtesteket izolálni a vizsgálatokhoz.

A kutatás során kelkáposztafejet vizsgáltak. A növény hatalmas, módosult rügynek tekinthető, amelynek torzsájáról számos, eltérően zöld, és különböző fejlettségű levél ered. Egy félbevágott kelkáposztafejen látható, hogy a szélső, fénynek kitett levelek zöld színűek, befelé haladva halványodnak, a legbelső levelek fehérek-sárgásak.

A jelenség azzal függ össze, hogy a zárvatermő növények fény hiányában nem tudják előállítani a zöld színanyagot, a klorofillt, anélkül pedig fotoszintézisre sem képesek.

A közleményben Solymosi Katalint, a kutatás egyik résztvevőjét idézik, aki a növény előnyeiről szólva elmondta: a káposztafejek belső leveleit a szélső, zöld levelek elzárják a fénytől, ezért a fejek belseje felé haladva fokozatosan fényhiányos állapot jön létre.
A belső levélrétegekben a zöld klorofillok felhalmozódása helyett a jelenlévő karotinoidok sárgás színe látható csak, és különleges szerkezetű, fotoszintetikusan nem aktív színtestek, úgynevezett etioplasztiszok fejlődnek bennük – mondta.

Elektronmikroszkópos kép egy sajátos, nem fotoszintetizáló plasztiszról – az úgynevezett etioplasztiszról -, amely a legbelső kelkáposzta levélrétegekben található meg. A jobbra alul lévő vonal: 1 mikrométer. Piros csillag: az etioplasztisz speciális belső membránrendszere, az úgynevezett prolamelláris test.

Forrás: A felvétel a megjelent cikk Sági-Kazár et al. 2023, doi: 10.3389/fpls.2023.1227811 egyik ábrája

A több intézmény és számos kutató részvételével megvalósuló kutatás során tehát a fotoszintézisre nem képes levelek színtestjeinek a vasfelvételi mechanizmusát vizsgálták, és hasonlították össze a fotoszintézisre képesekével. Az általuk elsőként megfigyelt élettani folyamatok rámutattak, hogy a színtestek vasfelvétele – bár mértékében kisebb ugyan – de pontosan követi azt az elvet, ami a zöld színtestekre is jellemző – áll a közleményben.

„A zöld színtestek vasfelvételéről az elmúlt tizenöt évben azt gondoltuk, hogy kizárólagosan kötődik a fotoszintézishez, valamint kisebb részben a vasnak a napfény által történő közvetlen kémiai redukciójához. Vizsgálataink eredménye meglepő fordulatot hozott mindabban, amit korábban a sejtalkotók létfontosságú tápelem-háztartásáról tudtunk" - foglalta össze a kutatások eredményeit Solti Ádám.

Mindezeknek az alapkutatási jellegű tudományos vizsgálatoknak élelmiszeripari és egészségügyi jelentősége is van, hiszen növényi eredetű táplálékaink és azok színtestjei minden ember számára fontos vasforrást jelentenek. Ezért is fontos megérteni, hogy mely tényezők játszanak jelentős szerepet a színtestek vasfelvételében és vas felhalmozásában.