Los científicos de la Universidad e Investigación de Wageningen han encontrado una variación genética natural para la fotosíntesis en las plantas y la están desentrañando hasta el nivel del ADN. Como resultado, debería ser posible cultivar cultivos que utilicen la fotosíntesis de manera más efectiva en el futuro, aumentando su rendimiento y permitiéndoles capturar más CO2 del aire en el suelo. Esto representa un gran paso en el largo camino para resolver los desafíos alimentarios mundiales y hacer realidad el acuerdo climático de París.

Dirigido por Mark Aarts y Jeremy Harbinson, Un equipo de científicos ha demostrado que el berro (una planta modelo común) tiene varios genes involucrados en la adaptación a los cambios en la cantidad de luz a la que están expuestas las plantas. Su estudio se publica en un artículo en Comunicaciones de la naturaleza .

Ya se ha estudiado en detalle un gen. Conocido como el gen Yellow Seedling 1, participa en la adaptación de los cloroplastos a los cambios de luz. Debido a una variación en este gen, Algunas plantas de berro pueden soportar un aumento de luz (la diferencia entre un día nublado y uno soleado, por ejemplo) mejor que otros. Es la primera vez que se encuentra esta variación en el berro, pero como los genes de la fotosíntesis se encuentran en casi todas las especies de plantas, los científicos esperan que se pueda encontrar una variación similar en muchos otros cultivos también.

El descubrimiento muestra que es posible mejorar la fotosíntesis basándose en la variación genética natural, algo de lo que se ha dudado hasta ahora. A largo plazo, el mejoramiento de la fotosíntesis podría hacer que los cultivos produzcan más rendimiento con la misma cantidad de suelo, agua y nutrientes. Esto trae el concepto de 'más' (rendimiento) 'con menos' (suelo, agua y nutrientes) un paso más cerca.

Algunas plantas adaptan su sistema de fotosíntesis

Las plantas necesitan luz para convertir el CO2 y el agua en azúcares y oxígeno. Los azúcares forman la base y la fuente de energía de todas las sustancias que produce una planta para crecer. Sabemos desde hace algún tiempo que las plantas pueden responder de manera diferente a la luz, como se muestra en la eficiencia de su fotosíntesis. Los antepasados ​​de los cultivos que comemos a diario necesitaban esta variación para aprovechar al máximo los lugares en los que crecían. Les permitió desarrollarse tanto a plena luz del sol como a la sombra de otras plantas.

Si bien la fotosíntesis es un proceso esencial para las plantas, conlleva un riesgo y exige un alto nivel de control para gestionar los flujos de energía. Si una planta se expone repentinamente a demasiada luz, tiene que adaptarse a la nueva situación. Las plantas generalmente se protegen contra la fotosíntesis excesiva manteniendo varios márgenes de seguridad, lo que significa que la adaptación tarda varios días. El estudio de los científicos de Wageningen ahora muestra que algunas plantas pueden adaptarse más rápido que otras, y por lo tanto pueden adaptar su sistema de fotosíntesis a su entorno antes.

Selección de la fotosíntesis en la cría.

Hoy en día, criamos cultivos en un entorno que es mucho más fácil de controlar que las condiciones naturales originales. Por ejemplo, las plantas ahora obtienen suficientes nutrientes y agua, alineado al máximo crecimiento. Debido al rápido desarrollo de la agricultura durante el siglo pasado, las plantas aún no han podido adaptarse a estas nuevas condiciones. Se podría decir que siguen siendo cautelosos y responden con relativa lentitud a cambios repentinos como el exceso de luz. Las plantas que puedan adaptarse más rápidamente a las condiciones cambiantes de luz podrán utilizar el agua y los nutrientes disponibles de manera más eficiente. eventualmente produciendo un mayor rendimiento.

Entonces, ¿cómo es que hay tan poca selección de fotosíntesis más eficiente en la reproducción? Durante mucho tiempo se pensó que la fotosíntesis se optimizaba naturalmente y que poco se podía ganar con la reproducción. Es más, es muy difícil medir la contribución genética a la variación de la fotosíntesis de las plantas en el campo, lo que dificulta la selección en la fotosíntesis sin conocimientos previos. Como la fotosíntesis es tan sensible a las condiciones climáticas, las variaciones en el campo, incluso entre plantas genéticamente idénticas, a menudo son sustanciales.

"Llevamos a cabo nuestros experimentos en condiciones estrictamente controladas, permitiéndonos mantener la variación en los factores ambientales al mínimo, ", dice Aarts." Luego medimos la fotosíntesis de todas las plantas en el experimento en varios momentos del día y mediante un método idéntico, y solo aplicó un factor de estrés único:un aumento único en la cantidad de luz. Esto nos permitió determinar con precisión la contribución genética a cómo las plantas se adaptaron a la nueva situación estresante. Usamos uno de los genes que encontramos para estudiar en detalle la variación en la secuencia de ADN entre las diversas plantas ".

Nuevas variedades de cultivos

Los hallazgos ofrecen nuevas oportunidades a las empresas de cría. Ahora sabemos que las plantas responden a la variación de la luz a su manera, y que esto está determinado en su ADN. Todavía no sabemos cómo funcionan estas adaptaciones en la planta, sin embargo, y se requiere más investigación para descubrir cómo la fotosíntesis mejorada afecta el crecimiento de la planta antes de que podamos enfocarnos en la selección de esta propiedad.