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Nueva estrategia más eficiente para reducir el uso del agua y mejorar el crecimiento de las plantas

Un equipo de científicos del Reino Unido ha publicado una forma nueva y sostenible para que las plantas aumenten la absorción de dióxido de carbono (CO2) para la fotosíntesis y al mismo tiempo reduzcan el consumo de agua.

El avance fue liderado por un equipo de científicos de plantas de la Universidad de Glasgow y se publicó ayer en la revista Science. Los investigadores utilizaron un nuevo canal de iones sintético activado por luz, creado a partir de proteínas de virus de algas y plantas, para acelerar la apertura y el cierre de los estomas (poros en las hojas de las plantas) a través de los cuales entra el dióxido de carbono (CO2) para la fotosíntesis.

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

En consecuencia, las plantas modificadas en Glasgow mostraron un crecimiento mejorado al tiempo que conservaban el uso del agua.

Las plantas modificadas de los científicos crecieron con normalidad y sustancialmente mejor en condiciones de luz típicas del campo, fijando más CO2 y perdiendo 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 maneras de hacer crecer las plantas 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 CO2 y el crecimiento de las plantas. Este no es un enfoque general satisfactorio, dadas las crecientes demandas sobre la producción agrícola de alimentos.

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

Los investigadores estudiaron la planta Arabidopsis, un miembro de la familia de la mostaza. Usando el canal iónico activado por la luz, llamado BLINK, las respuestas estomáticas de la planta se aceleraron y se sincronizaron mejor cuando se cultivan bajo luz fluctuante, condiciones que son típicas del ambiente natural (por ejemplo, cuando las nubes pasan por encima o cuando son sombreadas por las plantas vecinas). Las plantas modificadas demostraron un mejor crecimiento y una mayor producción de biomasa, al tiempo que conservaron el agua.

A la izquierda, planta normal (wild type), y a la derecha, planta bajo estrategia de canal BLINK. Imagen: Universidad de Glasgow

El coautor correspondiente, el profesor John Christie, del Instituto Universitario de Biología Molecular, Celular y de Sistemas, dijo: “Nuestros hallazgos demuestran la viabilidad de mejorar la eficiencia del uso del agua por parte de las plantas al tiempo que aumentan 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 en la planta se han centrado en reducir la densidad estomática, a pesar de la penalización implícita en la captación de CO2 para la fotosíntesis. Los enfoques alternativos, como el que hemos utilizado, evitan el intercambio de carbono-agua y podría usarse para mejorar el rendimiento de los cultivos, particularmente bajo condiciones limitantes 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 la planta. Adoptamos un enfoque bien establecido utilizado en neurociencia, llamado optogenética, para equipar mejor los estomas que son esenciales para equilibrar la captación de CO2 y la pérdida de agua.

“Utilizamos 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”.

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