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Se abre una puerta al ‘rediseño’ de la fotosíntesis de cultivos para mayores rendimientos agrícolas

Los nuevos conocimientos permitirían rediseñar racionalmente la fotosíntesis en las plantas de cultivo para lograr los rendimientos más altos que necesitamos con urgencia mantener una población global proyectada de entre 9.000 y 10.000 millones para 2050”.

La estructura de uno de los componentes clave de la fotosíntesis ha sido resuelta, un avance que abre la puerta a su ‘rediseño’ para satisfacer necesidades urgentes de seguridad alimentaria.

El estudio, dirigido por la Universidad de Sheffield (Reino Unido) y publicado en la revista Nature, revela la estructura del citocromo b6f, el complejo proteico que influye significativamente en el crecimiento de las plantas mediante la fotosíntesis.

La fotosíntesis es la base de la vida en la Tierra que proporciona los alimentos, el oxígeno y la energía que sustentan la biosfera y la civilización humana.

Utilizando un modelo estructural de alta resolución, el equipo descubrió que el complejo de proteínas proporciona la conexión eléctrica entre las dos proteínas de clorofila (Photosystems I y II) que se encuentran en el cloroplasto de células vegetales que convierten la luz solar en energía química.

Estructura proteica resuelta por el estudio. Crédito: Universidad de Sheffield

Lorna Malone, la primera autora del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Biología Molecular y Biotecnología de la Universidad de Sheffield, asegura en un comunicado que el estudio “proporciona nuevas ideas importantes sobre cómo el citocromo b6f utiliza la corriente eléctrica que pasa a través de él para encender una ‘batería de protones’. Esta energía almacenada se puede usar para producir ATP, la moneda energética de las células vivas”.

“En última instancia –prosigue–, esta reacción proporciona la energía que las plantas necesitan para convertir el dióxido de carbono en carbohidratos y biomasa que sustentan la cadena alimentaria mundial”.

El modelo estructural de alta resolución, determinado mediante microscopía crioelectrónica de una sola partícula, revela nuevos detalles del papel adicional del citocromo b6f como sensor para ajustar la eficiencia fotosintética en respuesta a las condiciones ambientales en constante cambio. Este mecanismo de respuesta protege a la planta del daño durante la exposición a condiciones severas como la sequía o el exceso de luz.

El doctor Matt Johnson, lector de Bioquímica de la Universidad de Sheffield y uno de los supervisores del estudio, agrega que “el citocromo b6f es el corazón de la fotosíntesis que desempeña un papel crucial en la regulación de la eficiencia fotosintética”.

“Estudios anteriores han demostrado que al manipular los niveles de este complejo podemos cultivar plantas más grandes y mejores –recuerda–. Con los nuevos conocimientos que hemos obtenido de nuestra estructura, podemos esperar rediseñar racionalmente la fotosíntesis en las plantas de cultivo para lograr los rendimientos más altos que necesitamos con urgencia mantener una población global proyectada de entre 9.000 y 10.000 millones para 2050”.

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