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El descubrimiento de un alivio del cuello de botella en la fotosíntesis puede tener un gran impacto en los cultivos alimentarios

Los científicos han descubierto cómo aliviar un cuello de botella en el proceso mediante el cual las plantas transforman la luz solar en alimentos, lo que puede conducir a un aumento en la producción de cultivos.


por el Centro de Excelencia ARC para la fotosíntesis traslacional


Descubrieron que producir más de una proteína que controla la velocidad en que los electrones fluyen durante la fotosíntesis acelera todo el proceso.

«Probamos el efecto de aumentar la producción de la proteína Rieske FeS y descubrimos que aumenta la fotosíntesis en un 10 por ciento», dijo la investigadora principal, la Dra. Maria Ermakova, del Centro de Excelencia ARC para la Fotosíntesis Traslacional (CoETP).

«La proteína Rieske FeS pertenece a un complejo que es como una manguera a través de la cual fluyen los electrones, por lo que la energía puede ser utilizada por el motor de carbono de la planta. Al sobreexpresar esta proteína, hemos descubierto cómo liberar la presión de la manguera, para que puedan fluir más electrones, acelerando el proceso fotosintético «, dijo el Dr. Ermakova, quien trabaja en el Nodo Centro de la Universidad Nacional Australiana (ANU).

El Dr. Ermakova, autor principal del artículo publicado esta semana en la revista Communications Biology , dijo que esta es la primera vez que los científicos generan más proteína Rieske FeS dentro de las plantas que usan la ruta de fotosíntesis C4.

Hasta ahora, la mayoría de los esfuerzos para mejorar la fotosíntesis se han realizado en especies que usan la fotosíntesis C3, como el trigo y el arroz, pero no se ha hecho mucho para mejorar la fotosíntesis C4.

Esto a pesar del hecho de que las especies de cultivos C4, como el maíz y el sorgo, juegan un papel clave en la agricultura mundial y ya son algunos de los cultivos más productivos del mundo.

«Estos resultados demuestran que cambiar la velocidad del transporte de electrones mejora la fotosíntesis en la especie modelo C4, Setaria viridis, un pariente cercano del maíz y el sorgo. Es una prueba de concepto importante que nos ayuda enormemente a comprender más sobre cómo funciona la fotosíntesis C4, «dijo la Directora Adjunta de CoETP, la Profesora Susanne von Caemmerer, una de las coautoras de este estudio.

La proteína Rieske es particularmente importante en ambientes con alta luminosidad, donde crecen las plantas C4. Investigaciones anteriores han demostrado que la sobreexpresión de la proteína Rieske en las plantas C3 mejora la fotosíntesis, pero se necesitaba más investigación en las plantas C4.

«Es realmente emocionante, ya que ahora estamos listos para transformar esto en sorgo y probar el efecto que tiene sobre la biomasa en un cultivo alimenticio», dice el profesor von Caemmerer.

La investigación es el resultado de una colaboración internacional con investigadores de la Universidad de Essex en el Reino Unido, que forman parte del proyecto Realizando el aumento de la eficiencia fotosintética (RIPE).

«Este es un gran ejemplo de que necesitamos colaboraciones internacionales para resolver los complejos desafíos que se enfrentan al tratar de mejorar la producción de cultivos «, dijo Patricia Lopez-Calcagno, investigadora de la Universidad de Essex, quien participó en la producción de algunos de los componentes genéticos esenciales para la transformación de las plantas. .

«En los últimos 30 años, hemos aprendido mucho sobre cómo funcionan las plantas C4 al empeorarlas, al romperlas como parte del proceso de descubrimiento. Sin embargo, este es el primer ejemplo en el que realmente hemos mejorado las plantas «. dice el profesor Robert Furbank, director del Centro de excelencia ARC para la fotosíntesis traslacional y uno de los autores del estudio.

«Nuestros próximos pasos son ensamblar todo el complejo de proteínas FeS, que tiene muchos otros componentes. Hay mucho más por hacer y muchas cosas sobre este complejo de proteínas que aún no entendemos. Hemos alcanzado un aumento del 10 por ciento al sobreexpresar el Rieske FeS componente, pero sabemos que podemos hacerlo mejor que eso «, dice el profesor Furbank.


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