Agricultura Cultivos y Semillas Estados Unidos

El estudio informa sobre los avances para medir las mejoras de las plantas para ayudar a los agricultores a impulsar la producción


Un equipo internacional está utilizando herramientas avanzadas para desarrollar cultivos que brindan a los agricultores más opciones para producir de manera sostenible más alimentos en menos tierra.


por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

Para hacer esto, se deben analizar cuidadosamente miles de prototipos de plantas para determinar qué ajustes genéticos funcionan mejor. Hoy, en un número especial de la revista Remote Sensing of Environment , los científicos han demostrado que una nueva tecnología puede escanear más rápidamente todo un campo de plantas para capturar mejoras en su capacidad natural para recolectar energía del sol.

«Este método nos permite medir las mejoras que hemos diseñado en la maquinaria de fotosíntesis de la planta en unos diez segundos, en comparación con el método tradicional que toma 30 minutos», dijo Katherine Meacham-Hensold, investigadora postdoctoral de la Universidad de Illinois, quien dirigió este trabajo para un proyecto de investigación llamado Realización de una mayor eficiencia fotosintética (RIPE). «Eso es un gran avance porque permite a nuestro equipo analizar una enorme cantidad de material genético para identificar con precisión rasgos que podrían mejorar considerablemente el rendimiento de los cultivos».

RIPE, liderado por Illinois, está diseñando cultivos para que sean más productivos al mejorar la fotosíntesis, el proceso natural que todas las plantas utilizan para convertir la luz solar en energía y rendimiento. RIPE cuenta con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación de los Estados Unidos para la Investigación de Alimentos y Agricultura (FFAR) y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido (DFID).

El método tradicional para evaluar la fotosíntesis analiza el intercambio de gases a través de la hoja; proporciona una gran cantidad de información, pero toma 30 minutos medir cada hoja. Un método más rápido, o «de mayor rendimiento», llamado análisis espectral, analiza la luz que se refleja desde las hojas para predecir la capacidad fotosintética en tan solo 10 segundos.

«La pregunta que nos proponemos responder es: ¿podemos aplicar técnicas espectrales para predecir la capacidad fotosintética cuando hemos alterado genéticamente la maquinaria fotosintética?», Dijo el líder de investigación de RIPE, Carl Bernacchi, científico del Departamento de Agricultura y Servicios de Investigación Agrícola de EE. UU. tiene su sede en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de Illinois. «Antes de este estudio, no sabíamos si cambiar las rutas fotosintéticas de la planta cambiaría la señal que se detecta mediante mediciones espectrales».

Aunque pueden probar que este método se puede usar para detectar cultivos diseñados para mejorar la fotosíntesis, los investigadores no han descubierto qué medidas de análisis espectral son exactas. «El análisis espectral requiere modelos personalizados para traducir los datos espectrales en mediciones de la capacidad fotosintética que se deben recrear cada año», dijo Meacham. «Nuestro próximo desafío es averiguar qué estamos midiendo para poder construir modelos predictivos que puedan usarse año tras año para comparar los resultados a lo largo del tiempo».

El estudio informa sobre los avances para medir las mejoras de las plantas para ayudar a los agricultores a impulsar la producción
Los científicos analizan miles de plantas en ensayos de campo como este para descubrir qué ajustes genéticos funcionan mejor para aumentar el rendimiento de los cultivos. Ahora pueden usar una técnica de medición que toma 10 segundos, en lugar de 30 minutos, para evaluar los cultivos modificados genéticamente. Crédito: Beau Barber / Universidad de Illinois

«Si bien todavía hay obstáculos por delante, el análisis espectral es una técnica de cambio de juego que se puede usar para evaluar una variedad de mejoras fotosintéticas para destacar los cambios que probablemente aumenten sustancialmente y de manera sostenible el rendimiento de los cultivos», dijo el ejecutivo de RIPE. La miembro del comité Christine Raines, profesora de fisiología molecular de plantas en la Universidad de Essex, cuyos cultivos de ingeniería se analizaron con la técnica. «Estas herramientas pueden ayudarnos a acelerar nuestros esfuerzos para desarrollar cultivos de alto rendimiento para los agricultores que trabajan para ayudar a alimentar al mundo».


Más información: Katherine Meacham-Hensold et al. La fenotipificación de campos de alto rendimiento con reflectancia hiperespectral y regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) revela modificaciones genéticas en la capacidad fotosintética, Teledetección del entorno (2019).DOI: 10.1016 / j.rse.2019.04.029Proporcionado por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


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