Nueva forma más eficiente de reducir el uso de agua y mejorar el crecimiento de las plantas


Un equipo de científicos ha revelado una forma nueva y sostenible para que las plantas aumenten la absorción de dióxido de carbono (CO 2 ) para la fotosíntesis mientras reducen el uso de agua.


por la Universidad de Glasgow


El avance fue liderado por un equipo de científicos de plantas de la Universidad de Glasgow y se publica hoy en la revista Science . Los investigadores utilizaron un nuevo canal de iones sintético activado por luz, diseñado a partir de proteínas de virus de plantas y algas, para acelerar la apertura y el cierre de los estomas (poros en las hojas de las plantas ) a través de los cuales ingresa el dióxido de carbono (CO 2 ) para la fotosíntesis. .

Los estomas también son la ruta principal para la pérdida de agua por parte de las plantas. Los intentos anteriores de reducir el uso de agua mediante la manipulación de estos poros generalmente han tenido un costo en la absorción de CO2.

En consecuencia, las plantas diseñadas en Glasgow mostraron un mejor crecimiento mientras conservaban el uso del agua.

Las plantas modificadas por los científicos crecieron normalmente y sustancialmente mejor bajo condiciones de luz típicas del campo, fijando más CO 2 mientras perdían menos agua a la atmósfera.

El riego de cultivos representa aproximadamente el 70% del uso de agua dulce en el planeta y su uso se ha expandido a tasas insostenibles en las últimas tres décadas. Los científicos han estado tratando de encontrar formas de hacer que las plantas crezcan con menos agua. Hasta ahora, gran parte de la investigación ha reducido el consumo de agua, pero a un costo potencial en la reducción de la absorción de CO 2 y el crecimiento de las plantas. Este no es un enfoque satisfactorio en general, dadas las crecientes demandas sobre la producción agrícola de alimentos.

**Nueva forma más eficiente de reducir el uso de agua y mejorar el crecimiento de las plantas
Crédito: Universidad de Glasgow

Esta nueva investigación ahora ofrece un enfoque diferente que puede mejorar con éxito el crecimiento sin comprometer la eficiencia del uso del agua.

Los investigadores estudiaron la planta Arabidopsis, miembro de la familia de la mostaza. Usando el canal iónico activado por la luz, llamado BLINK, las respuestas de los estomas de la planta se aceleraron y sincronizaron mejor cuando crecieron bajo luz fluctuante, condiciones que son típicas del entorno natural (por ejemplo, cuando las nubes pasan por encima o cuando las plantas vecinas dan sombra). Las plantas modificadas demostraron un mejor crecimiento y producción de biomasa al mismo tiempo que conservaban agua.

El coautor correspondiente, el profesor John Christie, del Instituto de Biología Molecular, Celular y de Sistemas de la Universidad, dijo: «Nuestros hallazgos demuestran la viabilidad de mejorar la eficiencia del uso del agua por parte de las plantas mientras se obtienen ganancias en la asimilación fotosintética de CO2 y el crecimiento de las plantas».

El profesor Mike Blatt agregó: «Los esfuerzos anteriores para mejorar la eficiencia del uso del agua de las plantas se han centrado en reducir la densidad de los estomas, a pesar de la penalización implícita en la absorción de CO 2 para la fotosíntesis. Los enfoques alternativos, como el que hemos utilizado, eluden la compensación de carbono y agua. y podría usarse para mejorar el rendimiento de los cultivos, particularmente en condiciones de limitación de agua».

La autora principal, Maria Papanatsiou, dijo: «Las plantas deben optimizar el equilibrio entre la fotosíntesis y la pérdida de agua para garantizar el crecimiento y el rendimiento de las plantas. Adoptamos un enfoque bien establecido utilizado en neurociencia, llamado optogenética , para equipar mejor los estomas que son esenciales para equilibrar el CO 2 absorción y pérdida de agua .

«Usamos una herramienta genética que actúa como un interruptor que permite que los estomas se sincronicen mejor con las condiciones de luz y, por lo tanto, mejoren el rendimiento de la planta en condiciones de luz que a menudo se encuentran en entornos agrícolas».


Más información: M. Papanatsiou et al. La manipulación optogenética de la cinética estomática mejora la asimilación de carbono, el uso del agua y el crecimiento, 

Science (2019). DOI: 10.1126/ciencia.aaw0046



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