La luz es esencial para el crecimiento de las plantas, pero obtener la cantidad adecuada para los cultivos en el campo a merced del clima es muy difícil.
por la Universidad de Nottingham
Ahora los científicos de plantas han encontrado una manera de abordar esto con la ayuda de una proteína que permite que los cultivos de arroz regulen la cantidad de luz que pueden utilizar con seguridad.
La investigación publicada en Communications Biology es la primera en investigar una alta regulación de la luz, conocida como fotoprotección, en una importante planta de cultivo alimentario y muestra que cantidades crecientes de una proteína específica (PsbS) permiten a la planta regular eficazmente su ingesta de energía luminosa en la fotosíntesis. Esto ofrece una forma eficaz de aumentar de forma sostenible el rendimiento y la producción de cereales, un descubrimiento que podría tener un impacto significativo en la seguridad alimentaria mundial.
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Equilibrio de la ingesta de luz
Las plantas necesitan luz solar para sobrevivir y crecer. Sin embargo, al igual que los humanos, pueden recibir demasiada luz y, al igual que los humanos, toman medidas para defenderse. Esto es un problema para la fotosíntesis, el proceso que utiliza una planta para convertir la energía luminosa en crecimiento, que constantemente necesita equilibrar la recolección de luz solar por parte de la clorofila con mecanismos defensivos para evitar daños en condiciones de mucha luz.
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El problema para las plantas que están enraizadas en el lugar es que cuando los niveles de luz cambian no pueden entrar y salir de la luz solar, por lo que han desarrollado un mecanismo que detecta cuando la luz es demasiado alta. Encienden una válvula molecular que elimina (o disipa) energía de forma inofensiva y luego la apagan rápidamente cuando el nivel de luz vuelve a caer. Este proceso hace que las plantas pierdan energía, lo que reduce la tasa de fotosíntesis y afecta el crecimiento.
Para combatir esta pérdida de energía, el equipo de investigación utilizó un conocido regulador de fotoprotección, una proteína llamada PsbS, para probar cómo afecta el rendimiento de los cultivos de arroz. Cultivaron arroz en condiciones de campo simuladas en invernaderos y también en cámaras de luz LED especialmente diseñadas y descubrieron que la introducción de niveles más altos de la proteína PsbS daba como resultado una mayor fotoprotección, una mayor eficiencia en el uso de la luz y un mayor rendimiento de grano .
Nuevos objetivos para los fitomejoradores
El Dr. Erik Murchie es profesor asociado de ciencias de cultivos, forma parte del equipo de investigación sobre agricultura y seguridad alimentaria y dirigió el estudio junto con la investigadora Dra. Stella Hubbart Edwards. El equipo está buscando formas de permitir una mayor producción de alimentos ricos en nutrientes y de alta calidad de una manera que sea sostenible y segura.
El Dr. Murchie dijo: «El arroz es enormemente importante para la seguridad alimentaria mundial, ya que lo consume diariamente aproximadamente la mitad de la población mundial, que depende de él como una fuente importante de calorías. Tiene una importancia particular en muchos países en desarrollo y se ha descrito como el cultivo más esencial del mundo. Cuando mejoremos la fisiología básica de las plantas, como mostramos aquí, automáticamente proporcionaremos un medio sostenible para aumentar el rendimiento en cualquier especie de cultivo porque no son necesarios más aportes de fertilizantes o agua.
Nuestro trabajo sigue los hallazgos en especies modelo para mostrar que es posible un cambio sustancial en el rendimiento de los cultivos con tales enfoques y proporcionamos nuevos objetivos interesantes para los fitomejoradores y ya estamos trabajando con institutos de investigación de importancia mundial para lograrlo».
Más información: La fotoprotección mejorada con tilacoides puede aumentar el rendimiento y la eficiencia del uso de la radiación del dosel en el arroz. Biología de las Comunicaciones . DOI: 10.1038/s42003-018-0026-6
