Investigadores del Departamento de Ciencias Vegetales, Universidad de Oxford, han descubierto una nueva vía bioquímica en plantas que han denominado CHLORAD.

Al manipular la vía CHLORAD, los científicos pueden modificar la forma en que las plantas responden a su entorno. Por ejemplo, Se puede mejorar la capacidad de la planta para tolerar tensiones como la alta salinidad.

Los investigadores esperan que sus resultados, publicado en Ciencias , abrirá el camino a nuevas estrategias de mejora de cultivos, lo cual será vital a medida que nos enfrentamos a la perspectiva de brindar seguridad alimentaria a una población que se prevé alcanzará casi los 10 mil millones en 2050.

La vía CHLORAD ayuda a regular las estructuras dentro de las células vegetales llamadas cloroplastos. Los cloroplastos son los orgánulos que definen las plantas. Junto con muchos otros metabolitos, funciones de desarrollo y señalización, Los cloroplastos son responsables de la fotosíntesis, el proceso mediante el cual se aprovecha la energía de la luz solar para impulsar las actividades celulares de la vida.

Como consecuencia, los cloroplastos son esenciales, no solo para las plantas sino también para los innumerables ecosistemas que dependen de las plantas, y para la agricultura.

Los cloroplastos están compuestos por miles de proteínas diferentes, la mayoría de los cuales se fabrican en otra parte de la célula y son importados por el orgánulo. Todas estas proteínas deben regularse con mucho cuidado para garantizar que el orgánulo siga funcionando correctamente. La vía CHLORAD funciona eliminando y eliminando proteínas de cloroplasto innecesarias o dañadas; de ahí el nombre CHLORAD, que significa "degradación de proteínas asociada a cloroplasto".

Profesor Paul Jarvis, el investigador principal, dijo:'Dos décadas después de la identificación de la maquinaria de importación de proteínas del cloroplasto, que entrega nuevas proteínas a los cloroplastos, nuestro descubrimiento de la vía CHLORAD revela por primera vez cómo el individuo, las proteínas no deseadas se eliminan de los cloroplastos ».

Investigador, Dr. Qihua Ling, dijo:'Nuestros estudios anteriores mostraron que las proteínas en las membranas de los cloroplastos son digeridas por un sistema de degradación de proteínas fuera de los cloroplastos. Entonces, la pregunta clave era:¿Cómo se extraen las proteínas del cloroplasto de la membrana para permitir que esto suceda? Nuestro descubrimiento del sistema CHLORAD responde a esta pregunta, e identificamos dos proteínas nuevas que actúan en el proceso ”.

Co-investigador, Dr. William Broad, agregó:'Los cloroplastos son orgánulos eucariotas que se originaron hace más de mil millones de años a partir de bacterias fotosintéticas, por un proceso llamado endosimbiosis. Notablemente, el sistema CHLORAD contiene una mezcla de componentes de origen eucariota y origen bacteriano. Esto proporciona un ejemplo fascinante de cómo las células huésped eucariotas han evolucionado gradualmente, apropiarse de las herramientas disponibles de formas novedosas, para gobernar sus orgánulos endosimbióticos.

Peter Burlinson, Líder de Frontier Bioscience en el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas, dijo:'El descubrimiento de esta vía bioquímica es un buen ejemplo de cómo los conocimientos de la investigación en biología vegetal fundamental pueden revelar nuevas estrategias potenciales para desarrollar cultivos que sean más productivos y resistentes. Esto ayuda a ilustrar el valor de la ciencia básica para contribuir a abordar los desafíos mundiales clave, incluida una población mundial en aumento, estrés ambiental y una mayor demanda para brindar seguridad alimentaria '.

Para el año 2050, el nivel actual de producción de alimentos debe aumentar en al menos un 70% para satisfacer las demandas de una población mundial en crecimiento y cambiar las preferencias dietéticas hacia más productos animales, mientras que el 38% de la tierra del mundo y el 70% del agua dulce ya se utilizan para la agricultura. Estrés abiótico, incluida la sequía, altas y bajas temperaturas, salinidad del suelo, deficiencias de nutrientes, y metales tóxicos, son la principal causa de pérdida de rendimiento, Disminuir la productividad de los cultivos en un 50-80% dependiendo del cultivo y la ubicación geográfica.

Por lo tanto, El desarrollo de cultivos resistentes al estrés que puedan tener rendimientos estables en condiciones de estrés es una estrategia importante para garantizar la seguridad alimentaria en el futuro. Esta necesidad es particularmente urgente considerando la frecuencia cada vez mayor de condiciones climáticas extremas que acompañan al cambio climático global. que causan tensiones ambientales más severas, brotes más frecuentes de enfermedades de las plantas, y reducción del rendimiento y la calidad de la cosecha.

Innovación de la Universidad de Oxford (OUI), el brazo de comercialización de la investigación de la Universidad, está gestionando la tecnología.