Agricultura Botánica y Genética Europa

El estudio matemático de la fotosíntesis abre el camino para desarrollar nuevos supercultivos

El estudio matemático de la fotosíntesis abre el camino para desarrollar nuevos supercultivos

La forma en que algunas especies de plantas desarrollaron la fotosíntesis súper eficiente había sido un misterio. Ahora, los científicos han identificado qué pasos llevaron a ese cambio.


por Imperial College London


Alrededor del tres por ciento de todas las plantas utilizan una forma avanzada de fotosíntesis, que les permite capturar más dióxido de carbono, utilizar menos agua y crecer más rápidamente. En general, esto los hace más de un 50% más eficientes que las plantas que utilizan la forma menos eficiente.

Un nuevo estudio ha rastreado las trayectorias evolutivas de todas las plantas que utilizan la fotosíntesis avanzada, incluidos el maíz, la caña de azúcar y el mijo, para descubrir cómo desarrollaron la misma capacidad de forma independiente, a pesar de no estar directamente relacionadas entre sí.

Mediante un análisis matemático, los autores descubrieron una serie de pequeños cambios en la fisiología de las plantas que, cuando se combinan, les permiten crecer más rápidamente; utilizando un tercio de agua que otras plantas; y capturan alrededor de trece veces más dióxido de carbono de la atmósfera.

Juntos, estos avances evolutivos individuales conforman una ‘receta’ que podría usarse para mejorar cultivos agrícolas clave que solo usan la forma menos eficiente. Los autores del estudio dicen que este conocimiento podría usarse para producir supercultivos como el arroz de crecimiento más rápido y resistente a la sequía.

La investigación fue dirigida por el matemático Dr. Iain Johnston del Imperial College de Londres y el biólogo de plantas Dr. Ben Williams de la Universidad de Cambridge, y se publica en la revista eLife . Se reunieron para probar si se podía utilizar un nuevo modelo matemático de evolución para descubrir las vías evolutivas que llevaron a la fotosíntesis avanzada.

«Mi principal interés es utilizar herramientas de las matemáticas para lograr un progreso concreto en un problema de valor biológico y social real», dijo el Dr. Johnston. «De manera alentadora para los esfuerzos para diseñar cultivos súper eficientes, encontramos que varias vías diferentes conducen a la fotosíntesis más eficiente, por lo que hay muchas recetas diferentes que los biólogos podrían seguir para desarrollar para lograr esto».

El Dr. Julian Hibberd de la Universidad de Cambridge, el autor final del artículo, agregó: «Este no es solo un resultado matemático interesante, sino que debería ayudar a los científicos biológicos a desarrollar cultivos con rendimientos significativamente mejorados para alimentar al mundo. Como los caminos proverbiales que todos conducen a Roma, Ben e Iain han demostrado que hay muchas rutas tomadas por las plantas en el proceso evolutivo «.

El siguiente paso para los biólogos es recrear la evolución natural de la fotosíntesis más avanzada reflejando los cambios genéticos y fisiológicos en plantas simples de laboratorio y, finalmente, en el arroz.


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