El maíz es uno de los cultivos más cultivados en el mundo y es esencial para la seguridad alimentaria mundial. Pero al igual que otras plantas, su crecimiento y productividad pueden verse limitados por la lenta actividad de Rubisco, la enzima responsable de la asimilación de carbono durante la fotosíntesis.
por el Instituto Boyce Thompson
En un estudio reciente publicado en el Journal of Experimental Botany , científicos del Instituto Boyce Thompson (BTI) demostraron un enfoque prometedor para mejorar la producción de Rubisco, mejorando así la fotosíntesis y el crecimiento general de las plantas.
El estudio implicó la expresión transgénica de tres proteínas clave, el factor de acumulación 2 de Rubisco (Raf2) y las subunidades grandes y pequeñas de Rubisco. Al sobreexpresar estas proteínas, los investigadores aumentaron el contenido de Rubisco, aceleraron la asimilación de carbono y aumentaron la altura de las plantas de maíz.
«Nuestros hallazgos demuestran el potencial de modificar el ensamblaje Rubisco para mejorar la productividad de los cultivos», dijo Kathryn Eshenour, investigadora de BTI y primera autora del estudio. «Al alterar la expresión de estas proteínas, podemos desbloquear la capacidad del maíz para realizar la fotosíntesis de manera más eficiente y crecer con mayor robustez, incluso en condiciones ambientales desafiantes «.
El equipo de investigación descubrió que Raf1 y Raf2, aunque actúan en diferentes pasos del ensamblaje de Rubisco, podrían mejorar de forma independiente la abundancia de Rubisco y el rendimiento de la planta. Esto abre posibilidades para futuras mejoras al apilar los rasgos, lo que podría conducir a una capacidad fotosintética aún mayor.
Curiosamente, las plantas transgénicas también mostraron una mayor resistencia al estrés por frío, un desafío ambiental común que puede afectar gravemente el rendimiento de los cultivos . Los investigadores observaron que estas plantas mantuvieron tasas fotosintéticas más altas durante la exposición al frío y se recuperaron más rápidamente después de que el estrés disminuyó.
El enfoque innovador del equipo ofrece posibilidades interesantes para otros cultivos. Muchos alimentos básicos con vías fotosintéticas similares a las del maíz, como el sorgo, el mijo y la caña de azúcar , podrían beneficiarse potencialmente del enfoque utilizado en este estudio, lo que conduciría a mejoras en la eficiencia y el rendimiento fotosintéticos.
«Esta prometedora tecnología es una de varias que se utilizan para mejorar la fotosíntesis en las plantas de cultivo», afirmó David Stern, profesor del BTI y autor principal del estudio. «Al continuar explorando las complejidades del ensamblaje de Rubisco y su regulación, podemos mejorar esta parte de un conjunto de herramientas muy necesario para mejorar la fotosíntesis en una amplia gama de cultivos».
A medida que la seguridad alimentaria sigue siendo una cuestión apremiante y los impactos del cambio climático se intensifican, la necesidad de cultivos más productivos y adaptables nunca ha sido mayor. Esta investigación destaca el potencial transformador de las soluciones basadas en la ciencia vegetal para abordar los desafíos globales, lo que ejemplifica el compromiso de BTI de dar forma a un futuro donde la agricultura prospere, se preserve la biodiversidad y la humanidad se beneficie de un mundo más saludable y sostenible.
Más información: Kathryn Eshenour et al, La expresión transgénica del factor de acumulación de Rubisco 2 y las subunidades de Rubisco aumenta la fotosíntesis y el crecimiento en el maíz, Journal of Experimental Botany (2024). DOI: 10.1093/jxb/erae186
