Учені простежили еволюцію предків сучасних злаків і встановили, що поява рослин, фотосинтез яких йде по енергоефективному C4-шляху, було визначено історичними особливостями їх анатомії.

Фотосинтез, та його частина, яка пов'язана з фіксацією вуглекислого газу, у деяких рослин йде по особливому, так званому, С4-шляху. Цей шлях дозволяє більш ефективно, ніж зазвичай (за умови достатньої кількості світла) перетворювати CO2 в цукри. Цей спосіб фотосинтезу протягом еволюції виникав незалежно не менше 62 разів, однак рослини, які його «винайшли» найчастіше відносяться до особливої філогенетичної групи (скарбі) всередині сімейства злаків - PACMAD. До цих пір залишалося незрозумілим, чому представники цієї групи частіше інших ставали на шлях С4.

Ботаніки провели мікроанатоміческій аналіз будови листя 157 нині існуючих видів злаків з клади PACMAD (вона включає як C4-, так і C3-рослини) і сестринської скарби BEP. Дослідників цікавила будова провідних пучків, за якими в листі транспортується рідина. Точніше кажучи, автори звернули увагу на розміри і форму клітин обкладки провідних пучків, які відіграють важливу роль у фотосинтезі по шляху C4 - саме в цих клітинах у С4-рослин відбувається фіксація CO2.

Використовуючи еволюційне дерево злаків і знання про будову їх сучасних представників, вчені встановили, що виникнення C4 шляху було пов'язано з особливостями будови провідних пучків рослин групи PACMAD.

Виявилося, що клітини обкладки у таких рослин були збільшені і тісно пов'язані один з одним ще задовго до того, як виник сам спосіб фотосинтезу по шляху С4. У той же час у злаків групи BEP клітини обкладки з часом зменшилися, і стали не пристосовані для використання нового шляху фіксації CO2.

Фотосинтез по С4-шляху проводиться по багатьох сільськогосподарських рослин - кукурудза, цукровий очерет і сорго. Багато в чому, саме такий спосіб фіксації CO2 пояснює їх економічну успішність.

Источник uga-port