Modificación genética en plantas produce un "atajo" en la fotosíntesis que mejora la productividad de los cultivos

A través de la confección de nuevas rutas en el proceso de la conversión de luz solar en energía para la flora, un equipo de investigadores logró mejorar hasta en un 40% la producción de cultivos en sólo dos años de estudio.

05 de Enero de 2019 | 08:56 | Redactado por Camila Díaz S., Emol/DPA
El Mercurio (imagen referencial)
MADRID.- Los cultivos de diseño con un atajo fotorrespiratorio, modificados genéticamente, han resultado ser 40% más productivos en las condiciones agronómicas del mundo real. Esto luego de una investigación desarrollada por la Universidad de Illinois.

El trabajo es parte de "Realizing Incresed Photosynthetic Efficiency" (RIPE), un proyecto dedicado al diseño de cultivos que hagan la fotosíntesis de manera más eficiente y que cuenta con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación para la Investigación de Alimentos y Agricultura (FFAR), y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido (DFID).

La ciencia detrás de esto utiliza el principio de la fotosíntesis, que permite a la plantas transformar la luz solar en energía, pero con un pequeño cambio que busca eliminar el problema que enfrentan los cultivos actuales que se genera al estar plagados de un fallo de la fotosíntesis.

En el proceso, las plantas utilizan la enzima Rubisco, la proteína más abundante del planeta, y la energía solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcares que estimulan su crecimiento y el rendimiento. Incapaz de distinguir de manera fiable entre las dos moléculas, esta enzima toma oxígeno en lugar de dióxido de carbono aproximadamente el 20% del tiempo, lo que resulta en un compuesto tóxico para las plantas que debe reciclarse a través del proceso de fotorrespiración.

La manera natural de lidiar con esto es la fotorrespiración que suprime drásticamente el potencial de rendimiento de las plantas. Es por esto que el nuevo estudio genético ha logrado dar con un mecanismo para evitar esta pérdida de energía.

"La fotorrespiración es anti-fotosíntesis", afirma el autor principal Paul South, biólogo de investigación molecular del Servicio de Investigación Agrícola, que trabaja en el proyecto RIPE, agregando que este proceso "le cuesta a la planta energía y recursos valiosos que podría haber invertido en la fotosíntesis para producir más crecimiento y rendimiento".

En la solución a este problema, los científicos idearon tres rutas para evitar la fotorrespiración, acortando drásticamente el viaje y ahorrando suficientes recursos para impulsar el crecimiento de las plantas en un 40%. Además, para forzar a las plantas a tomar estas opciones por sobre la ruta natural, diseñaron construcciones genéticas utilizando diferentes conjuntos de promotores y genes, esencialmente creando un conjunto de mapas de vías únicos.

A lo largo de dos años de estudios de campo replicados, encontraron que estas plantas diseñadas se desarrollaron más rápido, crecieron más y produjeron aproximadamente 40% más de biomasa. El proyecto inicial fue probado en plantas de tabaco y ahora el equipo se prepara para estudiar la modificación en el rendimiento de la soya, el poroto, el arroz, la papa, el tomate y la berenjena.

"Nuestro objetivo es construir mejores plantas que puedan soportar el calor hoy y en el futuro, para ayudar a equipar a los agricultores con la tecnología que necesitan para alimentar al mundo", explica Amanda Cavanagh, investigadora postdoctoral de Illinois que trabaja en el proyecto RIPE.
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