Científicos del Instituto Boyce Thompson BTI y la Universidad de Cornell han impulsado una enzima anhelante de carbono llamada RuBisCO para acelerar la fotosíntesis en el maíz. El descubrimiento promete ser un paso clave para mejorar la eficiencia agrícola y el rendimiento, según una nueva investigación en Plantas naturales , 1 de octubre
El aumento de RuBisCO ayuda a la maquinaria biológica del maíz utilizada durante la fotosíntesis para incorporar el dióxido de carbono atmosférico en los carbohidratos.
"Todo proceso metabólico, como la fotosíntesis, tiene el equivalente a semáforos o topes de velocidad", dijo el biólogo de plantas David Stern, presidente de la BTI afiliada a Cornell. "RuBisCO es a menudo el factor limitante en la fotosíntesis. Con un aumento de RuBisCO, sin embargo, se reduce este conocido tope, lo que mejora la eficiencia fotosintética ".
RuBisCO tiene un nombre científico formal. Es Ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa / oxigenasa, una enzima que ayuda a convertir el dióxido de carbono en azúcar. Generalmente se acepta, dijo Stern, que es la enzima más abundante de la Tierra.
Pero para el mundo de la agricultura comercial y el sistema de fotosíntesis C4 compuesto de cuatro carbonos del maíz, RuBisCO funciona lentamente.
Los investigadores de BTI encontraron una manera de sobreexpresar una enzima chaperona clave llamada Factor de ensamblaje 1 de RuBisCO, o RAF1, para ayudar a producir más RuBisCO.
"Necesita la ayuda de otras proteínas para ensamblarse", dijo la autora principal Coralie Salesse, candidata a doctorado en Cornell en el campo de la biología vegetal.
Con la enzima chaperona, los científicos en efecto redujeron un aumento de velocidad diferente, uno que limita la velocidad a la que RuBisCO puede alcanzar la arquitectura biológica correcta, lo que lleva a las plantas a acumular más.
El mecanismo exacto de cómo se ensambló RuBisCO había sido un misterio durante muchos años, hasta que se descubrieron las proteínas RAF1 y RAF2, dijo Salesse.
Salesse realizó una investigación en los laboratorios de Robert Sharwood y Florian Busch en la Universidad Nacional de Australia y en el laboratorio de Steven Long, Universidad de Illinois. Salesse descubrió que el aumento de RuBisCO hace que las plantas cultivadas en invernadero florezcan antes, crezcan más altas y produzcan másbiomasa.
"El maíz es un cultivo importante pero intensivo en tierra y energía, y reducir su huella ambiental es importante. Solo en este país, el maíz se cultiva en unos 90 millones de acres y se produjeron casi 15 mil millones de bushels en los últimos años", dijoStern, profesor adjunto de biología vegetal de Cornell. Explicó que existen diferentes enfoques para aumentar la biomasa por acre, incluido el impulso de la fotosíntesis, que podría aumentar el peso de cada mazorca de maíz y, por lo tanto, el rendimiento por acre.
Stern señaló, con este hallazgo, que el mismo enfoque puede ser prometedor para mejorar los rendimientos en otros cultivos C4, como el sorgo y la caña de azúcar.
"A medida que pasamos del invernadero a los campos, esperamos eventualmente observar un mejor crecimiento y rendimiento en las variedades de producción", dijo. "La turboalimentación de RuBisCO tiene el potencial de proporcionar una base para efectos profundos en la capacidad de la planta de maíz paramadurar y producir biomasa, especialmente cuando se combina con otros enfoques ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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