WSU研究人员创建计算机模型以了解植物在自然界中的工作方式

  • 2021-07-12 16:39:37
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WSU 领导的研究团队创建了一个计算机模型,以了解光合作用能量转换在植物中的工作原理。

“没有能量转换,生命就不可能……如果你死了,你就会失去用能量为代谢提供燃料的能力,”WSU 生物化学研究所教授 Helmut Kirchhoff 说。“光合作用几乎完全是提供这种能量的唯一反应,因此不仅对植物如此,对所有生物体也是如此。”

Kirchhoff 表示,创建该模型是为了了解运输工具如何协同工作。转运蛋白是嵌入植物细胞膜中的蛋白质,可控制离子的通过。

“通道就像离子的孔,可以打开也可以关闭,”Kirchhoff 说。

该模型还试图解释转运蛋白如何影响能量转换。

基尔霍夫说,光合能量转换是将来自太阳的光能转化为植物可用于促进新陈代谢的化学能的过程。植物将二氧化碳、水和光转化为糖和水。

Kirchhoff 说,密歇根州立大学的两名研究人员制作了该模型的第一个版本,但博士后研究员 Meng Li 帮助开发过程并用 Python 语言实现了一个模型。

“计算机模型并不直接旨在改善光合作用,但它旨在更好地了解其工作原理,”基尔霍夫说。

李说,该团队使用了一个关于膜和叶绿体中发生的事情的数学模型,这是光合作用过程的关键组成部分。

他说,该模型类似于天气预报。气象学家研究以前的天气模式以预测未来的天气模式。同样,该模型使用过去的数据来提供有关光合作用过程的更准确信息。

李说,一个好的数学模型描述了研究人员可以观察到的准确数据。

Kirchhoff 说,WSU Compact Plants Phenomics 提供了帮助测量光合参数的工具,例如计算机控制的摄像系统。相机安装在计算机控制的载体上,将其放置在植物上方并拍摄叶绿素荧光的照片。

基尔霍夫说,这些照片有助于研究人员了解植物的内部运作。

他说这个模型的想法是将它整合到其他模型中,从而形成一个组合模型,提供植物在自然界中如何工作的完整画面。

“建模可能是一个重要的部分或工具,可以使这更容易理解,然后根据这些知识改进作物,”基尔霍夫说。“我希望我们的建模工作最终有助于制作一个更大的模型来解释整个工厂。”

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