Aumentar la eficiencia de la fotosíntesis en los cultivos puede mejorar su rendimiento. La manipulación genética ha demostrado que se puede mejorar la fotosíntesis acelerando la relajación de los mecanismos fotoprotectores durante las transiciones de sol a sombra, pero estas nuevas variedades de soja no se pueden crear mediante el mejoramiento tradicional.
Un equipo de científicos de la Universidad de Illinois ha concluido que es poco probable que un componente clave de la fotosíntesis de la soja pueda mejorarse utilizando métodos de cultivo tradicionales, y que la edición genética es probablemente la clave para liberar el potencial de la soja. El estudio se publica en The Plant Journal.
“No existen muchas oportunidades para mejorar la eficiencia de captación de luz de los sistemas fotosintéticos de la soja a nivel celular utilizando lo que está disponible naturalmente mediante el mejoramiento tradicional. Si se va a adoptar esta estrategia, es fundamental recurrir a la edición genética o a enfoques transgénicos”, afirmó Stephen Burgess, profesor asociado de biología vegetal en la Universidad de Illinois.
Aunque la fotosíntesis, el proceso natural que utilizan todas las plantas para convertir la luz solar en energía y producir rendimientos agrícolas, ha sido la base de la vida vegetal durante millones de años, no está optimizada para los sistemas agrícolas modernos. Esto se debe a que las especies silvestres no evolucionan para maximizar el rendimiento y generalmente enfrentan una serie de problemas ambientales, como plagas o limitaciones de nutrientes, que se mitigan con las prácticas agronómicas modernas.
La fotoprotección, que Burgess describió como «la capacidad de las plantas para eliminar de forma segura el exceso de energía», desempeña un papel importante: «Cuando las hojas absorben demasiado sol, a menudo debido a la exposición prolongada en días soleados, este exceso de energía puede perjudicar el potencial de crecimiento de la planta si no se utiliza correctamente o si simplemente se produce demasiada. La fotoprotección es necesaria para evitar daños a las plantas bajo una luz intensa. Sin embargo, cuando las plantas se encuentran a la sombra, ya sea de nubes u otras hojas, suelen tardar en desactivarla. Esto significa que pierden energía potencial que podría utilizarse para el crecimiento. Modelos informáticos y estudios transgénicos previos sugerían que este proceso podría acelerarse aumentando la energía total disponible para la planta. Queríamos comprobar si podíamos confirmar estas predicciones».
Este trabajo se llevó a cabo como parte del proyecto Reinforcing Photosynthesis Efficiency (RIPE), un proyecto de investigación internacional que tiene como objetivo aumentar la producción mundial de alimentos mediante el desarrollo de cultivos alimentarios que conviertan la energía solar en alimentos de manera más eficiente.
Burgess y su equipo pasaron tres años plantando, cosechando y analizando ensayos de campo, observando todas las etapas de desarrollo de diferentes variedades de soja para comprender mejor cómo funciona todo y qué cambia a lo largo de la temporada de crecimiento.
«Nadie había analizado nunca cuánta variación existe en la disminución de la fotoprotección en el cultivo convencional de soja», dijo Burgess, ex investigador principal del proyecto RIPE. «Además, la mayoría de las mediciones realizadas en otras especies se han realizado en condiciones controladas en lugar de en el campo, lo cual es fundamental debido a la enorme influencia del medio ambiente en la fotosíntesis», explicó.
El papel del medio ambiente es la razón por la que las mediciones detalladas del equipo a lo largo de la temporada de crecimiento fueron tan importantes. Recopilaron datos sobre la cantidad total y la tasa de relajación de la fotoprotección en seis puntos temporales en diferentes momentos del desarrollo de la planta, así como datos ambientales clave como la precipitación, la temperatura, las horas de luz solar y el potencial de evaporación.
Observar cómo se comparaban los diferentes genotipos de soja a lo largo del tiempo y en diferentes condiciones proporcionó a los científicos la mejor visión general de cómo funcionaría esta genética en otros campos y entornos.
Fuente: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
El equipo del proyecto RIPE determinó a través del análisis de las mediciones de ensayos de campo que es poco probable que se produzcan mejoras significativas en la fotosíntesis de la soja utilizando métodos de mejoramiento tradicionales. La edición genética podría ser la clave para liberar el potencial de la soja. Foto: Proyecto RIPE / Danny Gotharkar.
