La bioingeniería mejora la fotosíntesis aumenta el rendimiento de los cultivos alimentarios


Por primera vez, los investigadores de RIPE han demostrado que la bioingeniería multigénica de la fotosíntesis aumenta el rendimiento de un importante cultivo alimentario en ensayos de campo. 


por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Después de más de una década de trabajar para lograr este objetivo, un equipo colaborativo dirigido por la Universidad de Illinois ha alterado transgénicamente plantas de soya para aumentar la eficiencia de la fotosíntesis, lo que resulta en mayores rendimientos sin pérdida de calidad.

Resultados de esta magnitud no podrían llegar en un momento más crucial. El informe más reciente de la ONU, El estado de la seguridad alimentaria y la nutrición en el mundo 2022 , encontró que en 2021 casi el 10 % de la población mundial padecía hambre, una situación que ha ido empeorando constantemente en los últimos años y eclipsando todas las demás amenazas para salud mundial a escala. Según UNICEF, para 2030, se espera que más de 660 millones de personas enfrenten escasez de alimentos y desnutrición. Dos de las principales causas de esto son las cadenas de suministro de alimentos ineficientes (acceso a los alimentos) y las condiciones de crecimiento más duras para los cultivos debido al cambio climático. Mejorar el acceso a los alimentos y mejorar la sostenibilidad de los cultivos alimentarios en áreas empobrecidas son los objetivos clave de este estudio y del proyecto RIPE.

Realizar una mayor eficiencia fotosintética, o RIPE, es un proyecto de investigación internacional que tiene como objetivo aumentar la producción mundial de alimentos mediante la mejora de la eficiencia fotosintética en los cultivos alimentarios para los pequeños agricultores del África subsahariana.

«El número de personas afectadas por la insuficiencia alimentaria continúa creciendo, y las proyecciones muestran claramente que debe haber un cambio en el nivel de suministro de alimentos para cambiar la trayectoria», dijo Amanda De Souza, científica investigadora del proyecto RIPE y autora principal. «Nuestra investigación muestra una forma eficaz de contribuir a la seguridad alimentaria de las personas que más lo necesitan, al mismo tiempo que evita que se pongan más tierras en producción. Mejorar la fotosíntesis es una gran oportunidad para obtener el salto necesario en el potencial de rendimiento».

La fotosíntesis, el proceso natural que utilizan todas las plantas para convertir la luz solar en energía y rendimiento, es un proceso de más de 100 pasos sorprendentemente ineficiente que los investigadores de RIPE han estado trabajando para mejorar durante más de una década. En este trabajo único en su tipo, publicado recientemente en Science , el grupo mejoró la construcción VPZ dentro de la planta de soja para mejorar la fotosíntesis y luego realizó pruebas de campo para ver si el rendimiento mejoraría como resultado.

La construcción VPZ contiene tres genes que codifican proteínas del ciclo de la xantofila, que es un ciclo de pigmento que ayuda en la fotoprotección de las plantas. Una vez a plena luz del sol, este ciclo se activa en las hojas para protegerlas del daño, permitiendo que las hojas disipen el exceso de energía. Sin embargo, cuando las hojas están sombreadas (por otras hojas, nubes o el sol moviéndose en el cielo), esta fotoprotección debe apagarse para que las hojas puedan continuar el proceso de fotosíntesis con una reserva de luz solar. La planta tarda varios minutos en apagar el mecanismo de protección, lo que le cuesta a las plantas un tiempo valioso que podría haberse utilizado para la fotosíntesis.

La sobreexpresión de los tres genes de la construcción VPZ acelera el proceso, por lo que cada vez que una hoja pasa de la luz a la sombra, la fotoprotección se apaga más rápido. Las hojas obtienen minutos adicionales de fotosíntesis que, cuando se suman a lo largo de toda la temporada de crecimiento, aumentan la tasa fotosintética total. Esta investigación ha demostrado que, a pesar de lograr un aumento de más del 20 % en el rendimiento, la calidad de la semilla no se vio afectada.



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