Investigadores de la Universidad de Umeå y la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas han descubierto que aumentan los niveles de CO 2 en la atmósfera han cambiado el metabolismo fotosintético en las plantas durante el siglo XX. Este es el primer estudio en todo el mundo que deduce la regulación bioquímica del metabolismo de las plantas a partir de especímenes históricos. Los hallazgos ahora se publican en la revista PNAS y tendrán un impacto en nuevos modelosdel futuro CO 2 concentración en la atmósfera
en la mayoría de las plantas, la absorción de CO 2 a través de la fotosíntesis se reduce por una reacción secundaria llamada fotorrespiración. El grupo de investigación ha descubierto que el CO 2 el aumento de la atmósfera durante el siglo XX ha cambiado el equilibrio entre la fotosíntesis y la fotorrespiración hacia la fotosíntesis. Hasta ahora, este cambio ha contribuido a la capacidad de la vegetación global de amortiguar el cambio climático al absorber un tercio del CO causado por el hombre 2 emisiones. Se sabe que la ruta de fotorrespiración aumenta con la temperatura, lo que significa que la temperatura y el CO 2 los efectos previsiblemente se oponen entre sí. Esto implica que el CO 2 el cambio metabólico impulsado será contrarrestado por futuros aumentos de temperatura.
capacidad de la vegetación para capturar CO 2 desde la atmósfera a través de la fotosíntesis no solo es un factor decisivo para el CO global 2 equilibrio pero también en la predicción del cambio climático futuro y la productividad de los cultivos. Mediante el monitoreo retrospectivo del metabolismo de las plantas utilizando muestras históricas de plantas, este grupo de investigación ha cuantificado cuánto aumentó el CO atmosférico 2 los niveles durante el siglo XX han contribuido a la capacidad de las plantas para capturar el dióxido de carbono del gas de efecto invernadero.
“Hasta hace poco, estudiar cómo responden las plantas a los aumentos de CO 2 en escalas de tiempo decenal a centenario se ha basado en simulaciones basadas en experimentos a corto plazo, porque los métodos para detectar cambios metabólicos a largo plazo no estaban disponibles. Al reconstruir los cambios metabólicos anteriores en respuesta a los cambios ambientales, sentamos las bases para un mejor modeladodel rendimiento futuro de la planta ", dice Jürgen Schleucher, profesor del Departamento de Bioquímica Médica y Biofísica de la Universidad de Umeå, quien dirigió el estudio.
“Ahora tenemos datos que muestran el efecto del CO 2 en el nivel de los flujos metabólicos en las plantas durante décadas atrás en el tiempo ", dice el postdoc Ina Ehlers, quien realizó la mayoría de las mediciones para este primer estudio empírico sobre los cambios en el metabolismo de las plantas impulsados por cambios ambientales a largo plazo. El estudio fue financiado porConsejo de Investigación Sueco y equipo provisto por la Fundación Kempe y la Fundación Knut y Alice Wallenberg.
Los investigadores de la Universidad de Umeå y la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas, lideradas por Jürgen Schleucher, observaron un cambio en el metabolismo fotosintético tanto en especies de plantas silvestres como en cultivos.
"Sospechamos que la fotorrespiración estaba robando una parte de la fotosíntesis. Ahora sabemos que estaba dejando huellas digitales", dice John Marshall, profesor de Fisiología de los árboles y coautor del estudio. Debido al origen bioquímico fundamental del cambio observado, el mismo cambio debería haber ocurrido en la mayoría de la vegetación global.
El estudio analizó varias plantas C3 diferentes, es decir, plantas que representan colectivamente la mayoría de la fotosíntesis global y de calorías para la nutrición humana. En muestras históricas de azúcar de remolacha que crecieron en diferentes momentos entre 1890 y 2012, los investigadores observaron un cambio enflujos metabólicos, que pueden explicarse completamente como CO 2 cambio impulsado, sin una influencia notable de los cultivares, cambios en las prácticas agrícolas o por el fitomejoramiento.
"La especie de turba que mostró el mismo cambio metabólico ocurre ampliamente en el hemisferio norte y es muy importante para el CO 2 captura de suelos de turba boreal ", agrega Mats Nilsson, profesor de biogeoquímica y colaborador en el estudio.
Los investigadores desarrollaron una nueva metodología, utilizando espectroscopía de RMN en la instalación central de la Universidad de Umeå "RMN para la Vida", para comparar el metabolismo en especímenes de herbario centenarios con nuevas plantas. Al estudiar los patrones de glucosa en plantas de isótopos intramoleculares en las plantas formadas durante la fotosíntesis, los investigadores descubrieron que los cambios en los patrones de isótopos están relacionados con cambios en los flujos metabólicos dependiendo de los diferentes CO 2 niveles. El método se calibró primero en experimentos de invernadero y luego se usó para comparar muestras de plantas históricas y modernas. Los investigadores pudieron así rastrear los cambios en el metabolismo durante siglos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Umeå . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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