La Ultrafotosintesis, nueva tecnologia para alimentar al mundo

La edicion genomica podria permitir fotosintesis mucho mas productivas en plantas para aumentar el rendimiento de los cultivos

En diciembre, varios genetistas anunciaron que habian diseñado plantas de arroz que llevaban a cabo la fotosintesis de forma mas eficiente, como hacen el maiz y muchas malas hierbas de crecimiento rapido. El avance, hecho por un equipo de investigadores en las Filipinas y el Reino Unido, facilita los esfuerzos de los cientificos por aumentar radicalmente la produccion de arroz y, potencialmente, de trigo. Llega en un momento en que los rendimientos de estos dos cultivos, que en conjunto alimentan a casi el 40% del mundo, se estan estabilizando peligrosamente, por lo que cada vez es mas dificil cumplir con la creciente demanda de alimentos.

El proceso de supercarga, llamado fotosintesis C4, impulsa el crecimiento de las plantas mediante la captura de dioxido de carbono y su concentracion en celulas especializadas en las hojas. Eso permite que el proceso de fotosintesis funcione de forma mucho mas eficiente. Es el motivo por el que el maiz y la caña de azucar crecen de forma tan productiva. Si el arroz C4 llega a funcionar, superara en altura al arroz convencional en solo unas pocas semanas desde la siembra. Los investigadores calculan que implantar la fotosintesis C4 en el arroz y el trigo podria aumentar los rendimientos por hectarea en aproximadamente un 50%. Ademas, seria posible usar mucha menos agua y fertilizantes para producir la misma cantidad de alimento.

Los resultados de diciembre, logrados por Paul Quick en el Instituto Internacional de Investigacion del Arroz (IRRI) en Filipinas y el profesor de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), Julian Hibberd, introdujeron cinco genes clave de la fotosintesis C4 en una planta de arroz y mostraron que la planta puede capturar el dioxido de carbono a traves del mismo mecanismo observado en las plantas con la version supercargada de la fotosintesis. Es la primera vez que hemos visto pruebas del ciclo C4 en arroz, asi que es muy emocionante, afirma el investigador del Centro de Ciencias de Plantas Danforth en St. Louis (EEUU), Thomas Brutnell. Brutnell es parte del Consorcio de Arroz C4 encabezado por el IRRI, que cuenta con financiacion de la Fundacion Bill y Melinda Gates, pero que no participo directamente en el avance mas reciente.

A pesar de los cambios geneticos, las plantas de arroz modificadas aun dependen principalmente de su forma habitual de fotosintesis. Para conseguir que cambien por completo, los investigadores tienen que hacer que las plantas produzcan celulas especializadas en una disposicion precisa: un conjunto de celulas para capturar el dioxido de carbono, rodeado de otro conjunto de celulas que lo concentren. Esa es la anatomia distintiva en forma de corona que se encuentra en las hojas de las plantas C4. Sin embargo, los cientificos aun no conocen todos los genes implicados en la produccion de estas celulas y sospechan que pueden ser docenas.

Los nuevos metodos de edicion genomica, que permiten a los cientificos modificar con precision partes de los genomas de las plantas, podrian ayudar a resolver el problema. El uso de fitomejoramiento convencional para manipular mas de uno o dos genes es una pesadilla, señala Brutnell, y es aun peor tener que diseñar una planta con docenas de cambios geneticos. La edicion genomica podria hacer posible cambiar un gran numero de genes con facilidad. Segun Brutnell: Ahora tenemos la caja de herramientas necesaria para intentarlo.

Podria pasar una decada o mas antes de que las modificaciones de cultivos incluso mas sencillas lleguen a los agricultores, por no hablar de algo tan complejo como la reingenieria del modo en que las plantas realizan la fotosintesis. Pero una vez que los cientificos resuelvan el rompecabezas del C4 en una planta como el arroz, esperan que el metodo se pueda ampliar para aumentar radicalmente la produccion de otros cultivos como el trigo, las patatas, los tomates, las manzanas y la soja.

AUTOR: Kevin Bullis

FUENTE: technologyreview.es

universidadagricola.com

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