En lugar de convertir el carbono en alimento, muchas plantas accidentalmente producen un compuesto vegetal tóxico durante la fotosíntesis que se recicla a través de un proceso llamado fotorespiración. Investigadores de la Universidad de Illinois y del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) publicaron en Plant Cell el descubrimiento de una proteína clave en este proceso, la cual esperan manipular para aumentar la productividad de la planta.
«La fotorrespiración es esencial para las plantas C3, como el arroz y la soja, pero opera a un costo masivo de carbono fijado y energía», dijo Don Ort, científico del ARS/USDA y el profesor Robert Emerson de Biología Vegetal en Illinois. «Hemos identificado la fotorrespiración como un objetivo primario para mejorar la eficiencia fotosintética como una estrategia para mejorar el rendimiento de los cultivos. La re-ingeniería de la fotorrespiración requiere un conocimiento profundo del proceso, para lo cual la comprensión de los pasos de transporte es la más escasa».
Relacionado con una familia de proteínas de transporte que mueven la bilis alrededor de los animales, el papel recién descubierto de la proteína vegetal “Bile Acid Sodium Symporter 6” (BASS6) es transportar el producto tóxico glicolato fuera del cloroplasto donde se recicla en una molécula de azúcar útil (Glicerato) a través de una serie de reacciones químicas, que liberan dióxido de carbono y amoníaco perjudicial mientras sacrifican energía.
Desde la década de 1960, los investigadores han sabido que los cloroplastos de las plantas exportan dos moléculas de glicolato para recuperar una molécula de glicerato. Sin embargo, la ecuación química la sumaba hasta ahora con el descubrimiento de la función de BASS6, la segunda proteína de transporte de glicolato en ser descrita ya que el transportador de intercambio de glicolato/glicerato «PLGG1» se describió en 2013.
«Ahora vamos a tratar de hacer un atajo para evitar todos los pasos inútiles en la fotorrespiración», dijo Paul South, un investigador postdoctoral del ARS/USDA que dirigió este trabajo en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica en Illinois. «Estamos construyendo un atajo para procesar rápidamente el glicolato en glicerato en lugar de dejar que BASS6 y PLGG1 tomen las rutas. Uno de los beneficios del atajo es que las plantas no producirían amoníaco, por lo que no tendrían que gastar mucha energía re-fijando el amoníaco. «
«Podríamos alimentar a alrededor de 200 millones de personas con las calorías perdidas en la fotorrespiración cada año sólo en el medio oeste de los Estados Unidos», dijo Berkley Walker, coautor del estudio, becario postdoctoral Alexander von Humboldt de la Universidad de Düsseldorf, citando sus simulaciones recientemente publicadas. «Aunque no podemos obtener todo ese rendimiento, incluso ahorrar el 5% de la energía perdida en la fotorrespiración valdría millones de dólares al año».