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¿Un futuro rojo para mejorar la producción agrícola?

¿Un futuro rojo para mejorar la producción agrícola?
Los científicos australianos han estado observando la diversidad de Rubisco en diferentes organismos para encontrar uno que puedan transferir a los cultivos. Crédito: Lawrence Atkin

Los investigadores han encontrado una manera de diseñar versiones más eficientes de la enzima vegetal Rubisco mediante el uso de un Rubisco similar a las algas rojas de una bacteria.


por ARC Center of Excellence for Translational Photosynthesis


Durante 50 años, los científicos se han esforzado por impulsar la actividad de Rubisco, un objetivo prometedor para aumentar la producción de cultivos ya que controla cuánto y qué tan rápido las plantas fijan el dióxido de carbono de la atmósfera en azúcares y energía durante la fotosíntesis.

«Descubrimos hace 20 años que las algas rojas pueden producir versiones más eficientes de Rubisco que las que se encuentran en las plantas, pero nos ha frustrado no poder producir algas Rubisco en las plantas», dice el investigador principal, el profesor Spencer Whitney, del Centro ARC de Excelencia para la fotosíntesis traslacional (CoETP) en la Universidad Nacional de Australia (ANU).

El desafío de ensamblar Rubiscos más eficientes, como los que se encuentran en las algas rojas, dentro de las plantas de cultivo se deriva del complicado proceso de construcción necesario para reunir los dieciséis componentes proteicos de Rubiscos. Para superar este obstáculo, el profesor Whitney y su equipo centraron su atención en el Rubisco, parecido a las algas rojas, de la bacteria fotosintética Rhodobacter sphaeroides.

Este trabajo, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , encontró que el rubisco rojo de esta bacteria cumple con todos los criterios para ser aceptado dentro de las plantas cloroplastos.

¿Un futuro rojo para mejorar la producción agrícola?
Investigadores australianos han encontrado una bacteria con un Rubisco más eficiente que se puede transferir a las plantas de cultivo. Crédito: Natalia Bateman, CoETP

«Como los requisitos de ensamblaje de esta Rubisco roja son relativamente simples, descubrimos que las plantas podrían producir una gran cantidad», dice la coautora Dra. Elena Martin-Avila.

«También descubrimos que necesitábamos introducir su activasa Rubisco correspondiente, una enzima encargada de desatascar los sitios catalíticos de Rubisco. El efecto de la co-introducción es que las tasas de fotosíntesis y crecimiento de las plantas se estimulan al doble», comenta. Dr. Martín-Ávila.

«Otro resultado muy interesante de nuestro estudio es que ahora podemos probar qué tan bien se pueden producir versiones modificadas del rojo-Rubisco en plantas expresándolo primero en Escherichia coli, una bacteria utilizada en pruebas de laboratorio», explica el coautor, el Dr. Laura Gunn.

«La belleza de esto es que nos permite identificar rápidamente versiones de mejor rendimiento del Rubisco rojo antes de introducirlo en las plantas, un proceso que requiere mucho tiempo y es costoso», dice.

«Ya estamos en camino de duplicar la tasa de fijación de CO 2 de este rojo-Rubisco bacteriano que ya es muy rápido utilizando la evolución de laboratorio. Nuestro siguiente paso es ver qué tan bien las isoformas evolucionadas del Rubisco rojo pueden estimular la fotosíntesis, el crecimiento y el rendimiento de los cultivos «, dice el profesor Whitney.


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