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Científicos encuentran formas de mejorar la yuca, una ‘cosecha de desigualdad’


Hoy, cuando los líderes mundiales se reúnen para la Asamblea General de la ONU, cientos de líderes emergentes centrados en la lucha contra la desigualdad global se reunieron en el tercer evento anual de Porteros de la Fundación Bill y Melinda Gates en la ciudad de Nueva York.


por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Entre ellos, la científica de la Universidad de Illinois, Amanda De Souza, destacó un cultivo de desigualdad llamado yuca, que tiene raíces almidonadas y tuberosas que sostienen a más de 500 millones de personas en el África subsahariana, pero la yuca ha sido descuidada en gran medida por la investigación y el desarrollo en comparación con el cultivos básicos de las regiones más ricas. Recientemente, De Souza y un equipo de Realizando una mayor eficiencia fotosintética (RIPE) publicaron un estudio en New Phytologist que identificaron oportunidades para mejorar los rendimientos de yuca, que no han aumentado en más de cincuenta años en África.

«Para los pequeños agricultores que dependen de pequeñas parcelas de tierra para alimentar y mantener a sus familias, la yuca es un cultivo ‘de respaldo’ cuando otros cultivos fallan», dijo De Souza en Goalkeepers, donde describió su trabajo para mejorar la yuca a través del proyecto RIPE. «Especialmente para las mujeres, que representan a la mayoría de los pequeños agricultores , la yuca es una cuenta de ahorro. Es un recurso que pueden cosechar durante todo el año para pagar cosas como tratamientos médicos y las tarifas escolares de sus hijos».

El proyecto RIPE es un esfuerzo internacional para desarrollar cultivos más productivos mediante la mejora de la fotosíntesis, el proceso natural que funciona con la luz solar que todas las plantas usan para fijar el dióxido de carbono en carbohidratos que estimulan el crecimiento, el desarrollo y, en última instancia, el rendimiento. RIPE cuenta con el apoyo de la Fundación Gates, la Fundación de los Estados Unidos para la Investigación de la Alimentación y la Agricultura (FFAR) y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido (DFID).

Dirigido por investigadores de RIPE en Illinois y la Universidad de Lancaster, este estudio examinó los factores que limitan la fotosíntesis en 11 variedades de yuca africanas populares o preferidas por los agricultores con el objetivo de ayudar a la yuca a superar las limitaciones fotosintéticas para aumentar los rendimientos.

Primero, el equipo examinó las limitaciones fotosintéticas de la yuca expuesta a altos niveles constantes de luz, como una planta experimentaría al mediodía con cielos despejados. En estas condiciones, y al igual que muchos cultivos, la fotosíntesis de la yuca está limitada (hasta en un 80 por ciento) por dos factores: la mitad se debe a la baja velocidad que las moléculas de dióxido de carbono atraviesan la hoja para llegar a la enzima que impulsa la fotosíntesis, llamada Rubisco La otra mitad se debe a que Rubisco a veces fija las moléculas de oxígeno por error, desperdiciando grandes cantidades de energía de la planta.

Luego, el equipo evaluó las limitaciones de la fotosíntesis en condiciones de luz fluctuante . Sorprendentemente, y a diferencia de la mayoría de los cultivos, Rubisco no fue el principal factor limitante cuando las hojas pasaron de la sombra a la luz solar, como cuando el sol sale de detrás de una nube. En cambio, la yuca está limitada por los estomas, que son poros microscópicos en la superficie de las hojas que se abren para permitir que el dióxido de carbono ingrese a la planta pero a costa del agua que escapa a través de estos mismos poros. Los estomas se cierran parcialmente a la sombra y se abren en respuesta a la luz cuando Rubisco está activo.

«Rubisco es el principal factor limitante durante esta transición de sombra a luz para la mayoría de las plantas, incluido el arroz, el trigo y la soja», dijo De Souza. «La yuca es el primer cultivo que hemos encontrado donde los estomas limitan la fotosíntesis durante estas transiciones de luz más que Rubisco».

El investigador postdoctoral de Illinois Yu Wang creó un modelo de computadora para cuantificar cuánto ganaría la yuca al superar esta limitación. Según el modelo a nivel de la hoja, si los estomas pudieran abrirse tres veces más rápido, la yuca podría fijar un 6 por ciento más de dióxido de carbono cada día. Además, la eficiencia en el uso del agua de la yuca (la proporción de biomasa producida con respecto al agua perdida por la planta) podría mejorarse en un 16 por ciento.

Además, el equipo descubrió que la yuca tarda hasta 20 minutos en pasar de la sombra a la luz total y alcanzar la tasa máxima de fotosíntesis, que es bastante lenta en comparación con otros cultivos como el arroz que puede hacer la transición en solo unos minutos. . Sin embargo, la variedad más rápida de yuca podría pasar casi tres veces más rápido y fijar un 65 por ciento más de dióxido de carbono en carbohidratos que la variedad más lenta. Cerrar esta brecha es otra oportunidad para mejorar la productividad de la yuca.

«Las plantas se mueven constantemente de la sombra a la luz a medida que las hojas cambian y las nubes pasan por encima», dijo el director de RIPE, Stephen Long , presidente de la Universidad de Ciencias de Cultivos y Biología Vegetal de Ikenberry Endowed en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de Illinois, quien contribuyó a esto estudiar. «Esperamos que la variación que descubrimos durante estas transiciones de luz entre las variedades de yuca se pueda utilizar para identificar nuevos rasgos y, por lo tanto, oportunidades para que podamos mejorar la eficiencia fotosintética y el potencial de rendimiento de la yuca «.


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