M矮星是我們銀河系最常見的恒星,其中40%的M矮星有“超級地球”環繞,成為科學家外星生命探索關注的熱點。這些M矮星系及其超級地球行星是否存在生命?如何存在?是否適合居住?
“萬物生長靠太陽”,M矮星光譜區別于太陽光譜,主要表現為更強的紅外光譜、很低的PAR(光合有效輻射光譜,400-700nm)。意大利天文觀測與生命科學研究人員為此在實驗室設計了如下實驗:利用葉綠素熒光技術,通過模擬太陽光、FR(750nm)、模擬M矮星光譜,檢測藍藻能否在M矮星光照下正常光合作用。實驗采用了一種可合成葉綠素d和f的藍藻,這種藍藻可以利用750nm遠紅光進行放氧光合作用。
實驗結果表明,只有能夠合成葉綠素d和f的藍藻才能夠在遠紅光下生存并進行光合作用;令人吃驚的是,所有實驗藍藻,包括能夠合成葉綠素d和f的藍藻、對照組(不能合成葉綠素d和f)都能夠在M矮星光譜下進行生長和正常的光合作用,表現為類似的Fv/Fm(葉綠素熒光指數,反應光合效率)、隨著培養時間增大而提高的Fo(反映藻類的增長——葉綠素含量的增長)。研究成果發表于《life》(Riccardo Dlaudi, etc. Super-Earths, M Dwarfs, and Photosynthetic Organisms: Habitability in the Lab. Life, 2021)。
葉綠素熒光技術被稱為植物光合作用的靈敏探針,廣泛應用于光合生理研究、遺傳育種與植物表型組學研究、生態毒理學研究乃至太空生物學研究等。下圖為易科泰生態技術公司EcoTech®實驗室人員與中科院植物所研究人員一起,利用FluorTron®多功能高光譜成像技術和葉綠素熒光成像技術,對瓊脂培養藍藻和擬南芥進行的成像分析結果:
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