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Un estudio muestra cómo las plantas evolucionan para un crecimiento más rápido


Los científicos de la Universidad de Sheffield han dado un paso adelante para comprender cómo la evolución ha cambiado el proceso de fotosíntesis en las plantas silvestres para ayudarlas a crecer más rápidamente.


Universidad de Sheffield


El desarrollo podría ser utilizado algún día para mejorar los rendimientos de los cultivos para ayudar en la lucha mundial por la seguridad alimentaria.

En un nuevo estudio innovador publicado en Ecology Letters , investigadores del Departamento de Ciencias Animales y Vegetales de la Universidad demostraron cómo podría ser posible aprovechar el proceso de fotosíntesis del C4 .

La fotosíntesis toma el dióxido de carbono del aire y lo convierte en un nuevo crecimiento de las plantas. Mientras que la mayoría de los pantalones utilizan la fotosíntesis C3, las plantas en climas cálidos han evolucionado la fotosíntesis C4 para concentrar el dióxido de carbono dentro de sus hojas para aumentar la productividad de la planta.

Marjorie Lundgren, Ph.D. estudiante de la Universidad, estudió una especie única de gramíneas africanas que utiliza una diversidad de tipos fotosintéticos C4, C3 y C3-C4.

Ella dijo: «Necesitábamos entender cómo evoluciona la fotosíntesis C4 en la naturaleza a partir de la forma ancestral de la fotosíntesis C3, que carece de la bomba de concentración de dióxido de carbono .

«Para que la bomba funcione, las hojas C4 necesitan un arreglo anatómico especial, pero aún sabemos muy poco sobre cómo se desarrolla y evoluciona esto».

El Dr. Lundgren viajó a Sudáfrica, Tanzania, Zambia, Zimbabwe, Camerún, Mozambique y Australia para recolectar material vegetal para su investigación y colaboró ​​con botánicos locales.

El estudio buscó reconocer las características de las hojas, que difieren consistentemente entre plantas C4 y no C4 . Encontró un solo cambio en el desarrollo, la inserción de muchas venas pequeñas, que condujo a una disposición de la anatomía de la hoja que es adecuada para la fotosíntesis C4.

Hasta ahora, la mayoría de los estudios dirigidos a comprender la anatomía de la hoja C4 comparan las especies C3 y C4, pero también han capturado cambios no solo vinculados a la evolución de C4, sino también a otros cambios acumulados desde que la especie divergió. Esto ha hecho difícil distinguir claramente qué cambios están directamente relacionados con la emergencia de C4.

La singularidad de las especies de gramíneas estudiadas significó que los investigadores pudieron identificar los cambios anatómicos de las hojas que están directamente relacionados con la fotosíntesis C4.

«Debido a este enfoque novedoso, pudimos aclarar que solo se necesita un solo cambio en el desarrollo para permitir la fotosíntesis de C4, mientras que estudios anteriores inferían que se requerirían varios cambios anatómicos», dijo el Dr. Lundgren.

Agregó: «Hay grandes esfuerzos internacionales para diseñar la fotosíntesis de C4 en cultivos de C3 para mejorar el rendimiento. Nuestra investigación aclara qué cambios anatómicos se necesitan para crear una hoja C4 funcional y cuáles se adoptan más adelante para mejorar aún más la fotosíntesis de C4.

«Armados con este conocimiento, ahora podemos comenzar a investigar los cambios genéticos responsables, y estos podrían eventualmente introducirse en el arroz para mejorar los rendimientos de los cultivos».


Más información: Marjorie R. Lundgren et al. La anatomía C4 puede evolucionar a través de un solo cambio de desarrollo, Ecology Letters (2018). DOI: 10.1111 / ele.13191Información de la revista: Ecology Letters.Proporcionado por la Universidad de Sheffield


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