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Algas potenciar el rendimiento de los cultivos alimentarios

Los científicos de ANU han diseñado pequeños motores de captura de carbono de algas verdeazuladas en las plantas, en un avance que promete impulsar los rendimientos de cultivos alimentarios importantes como el trigo, el caupí y la mandioca.

El  investigador principal Dr. Ben Long de ANU dijo que el descubrimiento fue un gran avance para mejorar la forma en que los cultivos convierten el dióxido de carbono , el agua y la luz solar en energía, un proceso llamado fotosíntesis, que es una de las principales limitaciones del rendimiento de los cultivos.

“Por primera vez, hemos insertado pequeños compartimentos de cianobacterias, comúnmente conocidas como algas verdeazuladas, en plantas de cultivo que forman parte de un sistema que podría conducir a un aumento del 60% en el crecimiento y rendimiento de las plantas”, dijo el Dr. Ben Long, de la Escuela de Investigación de Biología de la ANU, cuyo trabajo ha sido financiado por el consorcio internacional Realización del Aumento de la Eficiencia Fotosintética (RIPE).

Estos compartimentos, llamados carboxisomas, son responsables de hacer que las cianobacterias sean tan eficientes en la transformación del dióxido de carbono en azúcares ricos en energía.

“Hasta ahora, insertar un carboxisoma en una planta había estado en el campo de la ciencia ficción y nos ha llevado más de cinco años llegar a este punto”, dijo el Dr. Long.

“Estamos tratando de insertar un motor turbo de captura de carbono en las plantas, al imitar una solución que las cianobacterias, los antepasados ​​de los modernos cloroplastos de plantas, los compartimentos verdes donde las plantas producen sus propios alimentos, se encontraron hace millones de años”.

Rubisco, la enzima responsable de reparar el dióxido de carbono de la atmósfera, es lenta y le resulta difícil diferenciar entre el dióxido de carbono y el oxígeno, lo que lleva a una pérdida de energía derrochadora.

“A diferencia de las plantas de cultivo , las cianobacterias usan lo que se llama un ‘ mecanismo de concentración de CO 2 ‘ para entregar grandes cantidades del gas en sus carboxisomas, donde se encapsula su Rubisco”, dijo el Dr. Long.

“Este mecanismo aumenta la velocidad con la que el CO 2 puede transformarse en azúcar y minimiza las reacciones con oxígeno”.

La enzima Rubisco dentro de las cianobacterias puede capturar dióxido de carbono y generar azúcares unas tres veces más rápido que el Rubisco que se encuentra en las plantas.

Los modelos de computadora han demostrado que la mejora de la fotosíntesis de la planta para usar este mecanismo conducirá a un aumento dramático en el crecimiento y rendimiento de la planta .

“Todavía tenemos mucho trabajo por hacer, pero lograr esto en las plantas de tabaco fue un paso absolutamente esencial que nos ha mostrado que podemos esperar ver cultivos con mecanismos funcionales de concentración de CO 2 en el futuro, produciendo un mayor rendimiento”, dijo el Dr. Long. dijo.

El co-investigador, el profesor Dean Price de la Escuela de Investigación de Biología de la ANU, dijo que el descubrimiento ofrecía una estrategia prometedora a largo plazo para mejorar los rendimientos de los cultivos a nivel mundial y la resiliencia ambiental.

“Necesitamos todos los esfuerzos creativos para mejorar el rendimiento de los cultivos si queremos alimentar a la creciente población mundial y estas opciones toman tiempo, por lo que tenemos que hacerlo ahora”, dijo el profesor Price, investigador jefe del consorcio RIPE. y el Centro de excelencia del Australian Research Council (ARC) para la fotosíntesis traslacional.

El director de RIPE, Stephen Long, catedrático de Ciencias de los Cultivos y Biología Vegetal de la Universidad Ikenberry, dio la bienvenida al descubrimiento.

“Cuando apoyamos esta investigación, comenzando hace cinco años, sabíamos que era un riesgo muy alto, pero seguimos adelante debido a las grandes recompensas que podía generar”, dijo.

“Nunca esperábamos ver carboxysomes en el cloroplasto de cultivo en esta etapa, tal vez solo piezas.

“Así que al reunir carboxisomas indistinguibles de los de las cianobacterias es un logro espectacular y nos coloca en el camino correcto para poder lograr el sistema completo”.

Esta investigación se publica en Nature Communications .



Referencia de la revista:Nature Communications  

Proporcionado por:Universidad Nacional de Australia

Fuente: phys.org

Vía: mundoagropecuario

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