Las hojas superiores de los cultivos absorben mucha más luz de la que pueden usar, hambrientas hojas inferiores de luz. Los científicos diseñaron plantas con hojas de color verde claro con la esperanza de permitir que penetre más luz en el dosel del cultivo y aumentar la eficiencia y el rendimiento general del uso de la luz. Esta estrategia fue probada en un estudio de modelado reciente que encontró que las hojas con contenido reducido de clorofila en realidad no mejoran la fotosíntesis a nivel del dosel. pero en vez, conservar una cantidad significativa de nitrógeno que la planta podría reinvertir para mejorar la eficiencia del uso de la luz y aumentar el rendimiento.

"Las hojas en la parte superior del dosel son realmente codiciosas; absorben mucha luz y no dejan mucha luz a sus hermanos y hermanas debajo de ellas, "dijo Berkley Walker, un becario postdoctoral Alexander von Humboldt en la Universidad de Düsseldorf, quien dirigió este trabajo apoyado por Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE). "Las hojas en la parte superior no son muy eficientes con esa energía luminosa, pero las hojas de abajo son muy eficientes. Entonces, si pudieras tomar algo de esa luz que está siendo acaparada en la parte superior, y muévelo más profundo en el dosel, teóricamente, tendrías un dosel más eficiente ".

Publicado en Fisiología de las plantas , Los investigadores probaron esta idea utilizando una simulación por computadora que incorporó datos de casi 70 variedades de soja con diferentes niveles de clorofila del banco de germoplasma del Departamento de Agricultura de EE. UU. Descubrieron que las plantas con un 20 por ciento menos de clorofila, en teoría, requieren un 9 por ciento menos de nitrógeno sin penalizar la ganancia de carbono (biomasa) y el rendimiento.

"La simulación revela que la compleja estructura interior de las hojas hace que la luz rebote tanto que la luz tiene la misma probabilidad de subir que de bajar, "dijo el subdirector de RIPE, Don Ort, fisiólogo de la Unidad de Investigación de Fotosíntesis del USDA / ARS y Profesor Robert Emerson de Biología Vegetal y Ciencias de Cultivos en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la Universidad de Illinois. "Cuando disminuimos la clorofila, más luz se pierde en el reflejo, y no obtenemos todos los beneficios de hacer que la luz penetre más profundamente en el dosel, donde puede ser absorbida ".

Próximo, Están explorando si estos ahorros de nitrógeno podrían usarse para solucionar otros cuellos de botella fotosintéticos, así como otras formas de aumentar la penetración de la luz en el dosel.

"No es un caso cerrado en plantas de color verde claro, pero la estrategia va a ser un poco más matizada que simplemente poner plantas con menor contenido de clorofila, Walker dijo:"Necesitamos explorar si el verde claro se puede combinar con cambios en la arquitectura de las hojas o si podemos rediseñar las hojas para que sean más delgadas para reducir la reflectancia de la luz y mejorar la transmitancia".

Otro trabajo financiado por RIPE que modeló una disminución en el contenido de clorofila en el arroz encontró que la reasignación de estos ahorros de nitrógeno podría mejorar la fotosíntesis del dosel y la eficiencia del uso de nitrógeno en un 30 por ciento. Según el colaborador Xinguang Zhu de la Academia de Ciencias de China, "La manipulación del contenido de clorofila de las hojas es una opción interesante para explorar el aumento de la eficiencia en el uso de la energía y la luz. Este estudio muestra que obtener el beneficio deseado requiere una comprensión más profunda de las propiedades ópticas de las hojas y los patrones de distribución de nitrógeno entre las proteínas fotosintéticas de una hoja".