Las plantas evolucionaron durante millones de años en un entorno que ha cambiado drásticamente en los últimos 150 años desde que comenzó la Revolución Industrial: los niveles de dióxido de carbono han aumentado un 50 por ciento y la temperatura global promedio ha aumentado en casi 2 grados Fahrenheit. Mientras que la adaptación naturalno ha podido mantenerse al día, los científicos han desarrollado herramientas para simular millones de años de evolución en días para ayudar a las plantas a adaptarse.
En un nuevo estudio publicado en el Revista de Química Biológica , los investigadores informan una nueva estrategia de detección que les permitió identificar, por primera vez, una forma mucho más eficiente de la enzima Rubisco, que cataliza el primer paso para fijar el dióxido de carbono en el camino hacia la creación de biomasa vegetal en la fotosíntesis.
"Aunque la enzima más abundante y posiblemente la más importante en nuestra planta, Rubisco puede no haber sido el mejor momento de la evolución. Rubisco evolucionó cuando el oxígeno estaba ausente de la atmósfera, y como resultado, no se vio obligado a aprender a diferenciar entreMoléculas de dióxido de carbono y moléculas de oxígeno que sostienen la vida y crean un compuesto tóxico que le cuesta a la planta reciclar ", dijo Don Ort, Director Adjunto de Aumento de la Eficiencia Fotosintética RIPE, que apoyó este trabajo. Ort es un fisiólogo del USDA/ Unidad de Investigación de Fotosíntesis del ARS y el Profesor Robert Emerson de Biología Vegetal y Ciencias de Cultivos en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la Universidad de Illinois.
"Hemos demostrado que podemos mejorar la eficiencia de Rubisco, su capacidad para diferenciar el dióxido de carbono del oxígeno, ese es el verdadero zumbido", dijo el autor principal Spencer Whitney, profesor asociado de la Universidad Nacional de Australia. "Nuestro Rubisco es más rápidoy tiene una mayor afinidad por el dióxido de carbono. En el pasado, esta determinación tomó cerca de dos semanas, pero nuestro nuevo sistema de detección redujo ese tiempo más de la mitad ".
Utilizando la evolución dirigida, a menudo descrita como evolución en un tubo de ensayo, el equipo probó 250,000 rubiscos mutantes de cianobacterias en E. coli bacterias diseñadas para que su supervivencia dependa de la eficiencia de la enzima ". Encontrar respuestas sobre cómo mejorar Rubisco es como buscar una aguja en un pajar", dijo Whitney. "La belleza de este sistema es que nos permite obtenerdeshacerse de todos esos pedazos de heno "
Dieciocho mutantes de Rubisco sobrevivieron a la pantalla, once de los cuales resultaron ser mucho más eficientes en la fijación de dióxido de carbono. Encontraron que estas mutaciones se localizan en una región específica, previamente inexplorada, de Rubisco cianobacteriano. Ahora esperan hacer ajustes similares para mejorarRubisco en cultivos y aumentar su crecimiento y rendimiento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Claire Benjamin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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