Un estudio publicado en Science Advances ha revelado estrategias prometedoras para mejorar significativamente el rendimiento de los cultivos mediante la fotorrespiración, un proceso metabólico que puede reducir la productividad hasta en un 36 % en algunos cultivos.
por INsociety
Investigadores de la Universidad de Groningen y la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, en el marco del proyecto GAIN4CROPS, han evaluado varias vías alternativas que podrían ayudar a superar este importante obstáculo agrícola.
La fotorrespiración ocurre cuando la enzima RuBisCO₂, esencial para la fotosíntesis, reacciona con oxígeno en lugar de dióxido de carbono , lo que resulta en pérdidas sustanciales de carbono fijado y energía. Esta ineficiencia le cuesta al sector agrícola mundial miles de millones de dólares anuales en pérdidas de productividad agrícola.
«Nuestro trabajo demuestra que superar la fotorrespiración mediante vías de ingeniería puede ofrecer un doble beneficio: aumentar la fijación de carbono y reducir las pérdidas de energía», afirmó el profesor Heinemann, de la Universidad de Groningen. «Esto tiene importantes implicaciones para el desarrollo de cultivos que no solo sean más productivos, sino que también se adapten mejor al cambio climático y a la creciente demanda mundial de alimentos».
El estudio empleó modelos matemáticos avanzados para analizar doce vías alternativas diseñadas para evitar u optimizar la fotorrespiración. Los investigadores clasificaron estas vías según su capacidad para fijar carbono e identificaron qué enfoques ofrecen el mayor potencial de mejora en diferentes condiciones ambientales.
Los hallazgos clave incluyen:
- Las vías alternativas de fijación de carbono mostraron ser las más prometedoras, ofreciendo hasta un 20% más de exportación de carbono en comparación con la fotorrespiración convencional.
- La vía TaCo, desarrollada en otro proyecto llamado FutureAgriculture y ahora utilizada en proyectos como GAIN4CROPS y CROP4CLIMA, demostró un potencial sustancial para la mejora del rendimiento.
- Los factores ambientales como la intensidad de la luz y la disponibilidad de CO 2 influyen significativamente en la eficacia de las diferentes vías.
- Las vías de fijación de carbono alcanzan una productividad óptima tanto en condiciones de alta luminosidad como limitadas en CO2.
La investigación también proporciona nuevos conocimientos que podrían ayudar a explicar observaciones experimentales anteriores y orientar los esfuerzos futuros para diseñar cultivos con menores pérdidas de fotorrespiración.
«Con la capacidad de diseñar de forma más racional vías fotorrespiratorias alternativas en cultivos adecuados e identificar sus condiciones óptimas de crecimiento, esperamos que nuestro trabajo contribuya a maximizar el impacto de las vías fotorrespiratorias alternativas para mejorar el rendimiento de los cultivos «, señaló el profesor Weber, coordinador del proyecto GAIN4CROPS de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf.
Los próximos pasos incluyen una mayor optimización de las vías alternativas y su aplicación a cultivos con mayor potencial de mejora del rendimiento. Estos avances podrían desempeñar un papel crucial para abordar desafíos globales como la seguridad alimentaria y la adaptación al cambio climático.
Más información: Edward N. Smith et al., Alternativas a la fotorrespiración: Un análisis a nivel de sistema revela mecanismos de mejora de la productividad vegetal, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt9287
