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Las algas verdiazules prometen impulsar el rendimiento de los cultivos alimentarios

Las algas verdiazules prometen impulsar el rendimiento de los cultivos alimentarios
De izquierda a derecha están Nghiem D. Hguyen, Eng Kee Au, Wei Yih Hee, Eiri Heyno, el profesor Dean Price, la profesora Susanne van Caemmerer y el investigador Dr. Ben Long. Crédito: ANU

Los científicos de ANU han diseñado pequeños motores de captura de carbono a partir de algas verdiazules en plantas, en un avance que promete ayudar a aumentar los rendimientos de importantes cultivos alimentarios como el trigo, el caupí y la yuca.


por Will Wright, Universidad Nacional de Australia


El investigador principal, el Dr. Ben Long de ANU, dijo que el descubrimiento fue un gran paso adelante para mejorar la forma en que los cultivos convierten el dióxido de carbono , el agua y la luz solar en energía, un proceso llamado fotosíntesis, que es una de las principales limitaciones del rendimiento de los cultivos.

«Por primera vez, hemos insertado pequeños compartimentos de cianobacterias, comúnmente conocidas como algas verdiazules, en plantas de cultivo que forman parte de un sistema que podría conducir a un aumento del 60 por ciento en el crecimiento y rendimiento de las plantas», dijo el Dr. Ben Long de la Escuela de Investigación de Biología de la ANU cuyo trabajo ha sido financiado por el consorcio internacional Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE).

Estos compartimentos, llamados carboxisomas, son responsables de hacer que las cianobacterias sean tan eficientes para transformar el dióxido de carbono en azúcares ricos en energía.

«Hasta ahora, insertar un carboxisoma en una planta había estado en el ámbito de la ciencia ficción y nos ha llevado más de cinco años llegar a este punto», dijo el Dr. Long.

«Estamos tratando de insertar un motor de captura de carbono turboalimentado en las plantas, imitando una solución que las cianobacterias, los antepasados ​​de los cloroplastos de plantas modernas, los compartimentos verdes donde las plantas producen su propio alimento, encontraron hace millones de años».

Rubisco, la enzima responsable de fijar el dióxido de carbono de la atmósfera, es lenta y le resulta difícil diferenciar entre dióxido de carbono y oxígeno, lo que provoca una pérdida de energía inútil.

«A diferencia de las plantas de cultivo , las cianobacterias usan lo que se llama un ‘ mecanismo de concentración de CO 2 ‘ para entregar grandes cantidades de gas en sus carboxisomas, donde se encapsula su Rubisco», dijo el Dr. Long.

«Este mecanismo aumenta la velocidad a la que el CO 2 puede convertirse en azúcar y minimiza las reacciones con el oxígeno».

La enzima Rubisco dentro de las cianobacterias puede capturar dióxido de carbono y generar azúcares aproximadamente tres veces más rápido que la Rubisco que se encuentra en las plantas.

Los modelos informáticos han demostrado que la mejora de la fotosíntesis de las plantas para utilizar este mecanismo conducirá a un aumento espectacular del crecimiento y el rendimiento de las plantas .

«Todavía tenemos mucho trabajo por hacer, pero lograr esto en las plantas de tabaco fue un paso absolutamente esencial que nos ha demostrado que podemos esperar ver cultivos con mecanismos funcionales de concentración de CO 2 en el futuro, produciendo un mayor rendimiento», dijo el Dr. Long. dijo.

El co-investigador, el profesor Dean Price de la Escuela de Investigación de Biología de ANU, dijo que el descubrimiento ofrecía una estrategia prometedora a largo plazo para mejorar los rendimientos de los cultivos globales y la resiliencia ambiental.

«Necesitamos todos los esfuerzos creativos para mejorar el rendimiento de los cultivos si queremos poder alimentar a la creciente población mundial y estas opciones llevan tiempo, por lo que tenemos que hacerlo ahora», dijo el profesor Price, investigador jefe del consorcio RIPE. y el Centro de excelencia para la fotosíntesis traslacional del Australian Research Council (ARC).

El director de RIPE, Stephen Long, catedrático de Ciencias de Cultivos y Biología Vegetal de la Universidad de Ikenberry Endowed University, dio la bienvenida al descubrimiento.

«Cuando apoyamos esta investigación, a partir de hace cinco años, sabíamos que se trataba de un riesgo muy alto, pero seguimos adelante dadas las grandes recompensas que podría generar», dijo.

«Nunca esperábamos ver carboxisomas en el cloroplasto del cultivo en esta etapa, tal vez solo pedazos.

«Así que ensamblar carboxisomas indistinguibles de los de las cianobacterias es un logro espectacular, y nos pone bien en el camino para poder lograr el sistema completo».

Esta investigación se publica en Nature Communications .


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