光合作用是植物“制作食物”并为地球其他部分提供食物的方式。该配方的关键成分是碳。因此，该过程从太阳捕获能量，然后用于从大气CO2中去除碳。

但是从阳光到喂养地球的旅程并不是一条直线。它更多的是一系列通往终点线的路线和弯路。原因是事情可能会出错。光质变化，或变得太干或太冷。这些变化可能减缓或破坏光合作用。因此，工厂有备份来解决这些问题。

科学家们想知道这些来龙去脉，以改善光合作用。目标是创造更高产量的植物，以满足快速增长的人口需求。现在，MSU-DOE植物研究实验室(PRL)的研究人员更多地了解了在困难条件下支持光合作用的备份之一。该研究发表在植物生理学上。

碳：工厂的赚钱者

植物通过称为Calvin-Benson循环的光合作用过程将碳引入其饮食中。这一系列反应将碳与其他化学物质混合，制成新的化合物，如淀粉或糖，维持植物和食物链的其他部分。

碳是在地球上生活的关键。然而，在五次中有两次，循环吸收氧气而不是二氧化碳。这种叫做氧合作用的打嗝会产生植物无法生长的化合物。更糟糕的是，它使周期停滞不前。

植物必须清洁这些化合物并将它们重新引入循环中，以便重新开始。这项工作需要时间和精力，并且需要将化合物移动到电池中其他地方的特殊清洁位置。

PRL大学杰出教授Tom Sharkey说：“Calvin-Benson循环具有内置备份，可以在速度减慢时快速重启过程。”“最好的方法是分流，一系列副反应，使循环中的碳产品流量保持在低水平。这样可以确保循环尽快重启。”

现在，Sharkey实验室使用的植物无法清除氧化产生的化合物，因此可以更清楚地了解分流器的工作原理以及它需要多少光合能量才能发挥作用。

分流器的类比是老式燃气器具中的指示灯。这种小气流使火焰保持在最低水平，因此当供应气体时，子，热水器或炉子很快就会打开。

“试点灯似乎是浪费气体，”汤姆说。“但它通过保持系统准备好完全非常迅速地发挥作用而发挥重要作用，而无需用户必须找到匹配来点燃火焰。”

汤姆和PRL，Kramer和Hu的另外两个实验室筛选了具有与氧气混合的清洁化合物缺陷的突变植物。一个突变体在其中一个特殊清洁部位即过氧化物酶体中存在缺陷。

这种突变减缓了清洁过程，导致植物与健康植物相比，积累了更高水平的坏化合物。这种积累阻止了Calvin-Benson的循环。由于突变植物无法正常重启周期，因此找到了一个解决方法：植物将碳转移到循环之外并进入植物细胞;

它以类似于循环中的方式部分处理碳;它通过一个为这种情况开放的后门将碳重新插入循环中。分流器抓住然后将一些碳泵回到循环中以帮助重新启动它。“分流器增加的活动需要额外的能量，”汤姆说。“光合作用通过增加(ATP)产量来补偿分流并驱动Calvin-Benson循环。”

分流器如何在现实条件下工作管突变体是一个例外，它迫使植物揭示在健康植物中很难看到的变通方法。“在健康的植物中，Calvin-Benson循环仅在有光时才起作用，”Tom说。“但在大自然中，可能会有很大的变化，比如移动的云，会使光线闪烁。在这种情况下，很容易使Calvin-Benson周期崩溃。我们认为分流在重新启动时起作用。”

“如今，电子产品已经取得试点光过时了，”汤姆补充说。

“同样，一旦我们完全了解分流器，也许我们将能够用更高效的系统取而代之。”汤姆总结道，“我们在PRL很幸运。如果其他PRL实验室没有向我询问有关Calvin-Benson周期的问题，那么这个项目就不会发生。拥有这么多人，专门研究不同部分是不寻常的。光合作用，在一个屋檐下一起工作。我们可以离开我们的舒适区，谈论和合作研究项目，否则不会出现。“