Cuando las temperaturas caen, la enzima Rubisco que alimenta el crecimiento y el rendimiento de las plantas se vuelve lenta. Muchos cultivos compensan produciendo más Rubisco; sin embargo, los científicos especularon que algunos cultivos pueden carecer de espacio en sus hojas para aumentar la producción de esta enzima, haciéndolos mássusceptible al frío. Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois y el Instituto de Tecnología de Massachusetts refuta esta teoría, pero descubrió que estos cultivos están lejos de alcanzar su potencial fotosintético.
Los científicos de plantas sabían que la soya, el arroz y otros cultivos C3 tienen espacio para Rubisco adicional en sus hojas. Sin embargo, los cultivos C4, como el maíz y la caña de azúcar, usan células mesofílicas para bombear bioquímicamente dióxido de carbono en sus células internas, llamadasenvoltura de paquete, donde Rubisco reside entre concentraciones de dióxido de carbono que son diez veces mayores que los niveles atmosféricos. Más dióxido de carbono hace que Rubisco sea más eficiente.
"Pero al aislar la enzima en solo una parte de la hoja, ¿habría suficiente espacio para la mayor cantidad de Rubisco que se necesita a temperaturas más bajas?", Dijo Stephen Long, Presidente de la Universidad de Ciencias de Cultivos y Biología Vegetal de Ikenberry Endowed en el CarlInstituto R. Woese de Biología Genómica en Illinois.
Publicado en el Revista de botánica experimental , el estudio midió el volumen de los cloroplastos que contienen Rubisco que residen en las vainas de maíz, caña de azúcar y Miscanthus tolerantes al frío. El equipo concluyó que los volúmenes de cloroplastos de estos cultivos C4 son suficientes para contener más que suficienteRubisco realizó fotosíntesis a bajas temperaturas. Curiosamente, Miscanthus tenía los cloroplastos más pequeños, lo que demuestra que no había conexión entre el volumen de cloroplasto y la tolerancia al frío.
"Sin embargo, estas plantas aún no pueden alcanzar su producción de energía potencial máxima", dijo el autor principal Charles Pignon, un investigador postdoctoral en Illinois, cuyo trabajo fue apoyado por la dotación de Edward William y Jane Marr Gutgsell "Ahora que nosotros 'Como hemos descartado el espacio como factor limitante, necesitamos explorar qué otros factores están impactando la tolerancia al frío de estos cultivos importantes ".
Al desbloquear la clave de la tolerancia al frío, los científicos de las plantas pueden extender la región de cultivo y la temporada de estos cultivos para aumentar la producción de alimentos y bioenergía en todo el mundo. A continuación, los investigadores planean comparar la tolerancia al frío de las variedades de Miscanthus para identificar diferencias importantes.
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Materiales proporcionado por Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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