Na studium fotosyntézy pomocí oscilujícího osvětlení se zaměřili účastníci mezinárodní letní školy a workshopu v rámci projektu DREAM. Setkání studentů, mladých vědců i předních odborníků organizovala katedra biofyziky přírodovědecké fakulty.
„Na workshopu se kromě doktorandů a postdoků setkali také přední světoví odborníci na fotosyntézu – Jeremy Harbinson, Alfred Holzwarth, David Kramer, Alexander Ruban a Herbert van Amerongen. Diskuze se soustředily na různé aspekty regulace fotosyntézy a na možnosti využití oscilujícího osvětlení při jejím studiu. Zazněly i podněty k zapojení občanské vědy (citizen science) a umělé inteligence do sběru a analýzy dat. Setkání zároveň poskytlo prostor k navázání užších pracovních kontaktů, k přípravě budoucích spoluprací i k debatám o dalším směřování výzkumu,“ uvedl jeden z organizátorů akce Dušan Lazár z katedry biofyziky.
Akce se zúčastnili také zástupci světově známých firem vyrábějících přístroje pro měření fotosyntézy, jako je například německá společnost Walz nebo česká firma Photon Systems Instruments. Jejich zástupci měli také přednášky na workshopu.
Projekt DREAM
Projekt DREAM řeší na katedře biofyziky od roku 2022 Dušan Lazár a Ladislav Nedbal s týmem v rámci programu Horizon Europe podpořeného European Innovation Council. Do projektu jsou zapojena i partnerská pracoviště z Francie, Německa a Nizozemska. Zaměřen je na studium fotosyntézy a jejích regulačních mechanismů prostřednictvím využití oscilujícího osvětlení. „Použití tohoto osvětlení je založeno na dvou faktech. První je skutečnost, že v běžných laboratorních experimentech jsou rostliny pěstovány a zkoumány při konstantní intenzitě světla, zatímco v přírodě jsou vystaveny neustále se měnícím světelným podmínkám, což souvisí s pohybem mraků, celých rostlin a jejich listů v důsledku větru. Právě tyto změny vyžadují opakovanou aktivaci a deaktivaci regulačních mechanismů fotosyntézy. Oscilující osvětlení o zvolených frekvencích tak věrohodněji napodobuje přirozené prostředí než světlo konstantní,“ uvedl Ladislav Nedbal z katedry biofyziky.
„Tuto metodiku pak můžeme aplikovat na studium regulací fotosyntézy, kde vstupní signál je oscilující osvětlení s danou frekvencí a výstupní signál je například fluorescence chlorofylu,“ Dušan Lazár.
Druhým faktem je využití oscilujícího vstupního signálu s měnící se frekvencí, tradičně používaného například v elektroinženýrství. „Při naladění frekvence vstupního signálu na frekvenci regulačního procesu dojde k rezonanci výstupního signálu a tím lze zkoumat frekvenční závislosti regulačních procesů. Tuto metodiku pak můžeme aplikovat na studium regulací fotosyntézy, kde vstupní signál je oscilující osvětlení s danou frekvencí a výstupní signál je například fluorescence chlorofylu,“ dodal Dušan Lazár.
Význam a budoucí aplikace
Takto získané poznatky umožňují lépe porozumět regulačním mechanismům fotosyntézy a jejich významu v proměnlivých světelných podmínkách. Do budoucna by mohly také přispět k vyšší efektivitě fotosyntézy a produktivitě rostlin, případně k úsporám energie při využití oscilujícího osvětlení oproti běžně používanému osvětlení konstantnímu.
Výsledky výzkumu získané v rámci projektu DREAM byly publikovány v předních mezinárodních časopisech, jako jsou Plant Physiology, Journal of Experimental Botany, New Phytologist, Plant, Cell and Environment, Plant Physiology and Biochemistry a Physiologia Plantarum.