Los cultivos crecen copas densas que consisten en varias capas de hojas: las capas superiores con hojas de sol más jóvenes y las capas inferiores con hojas más viejas y sombreadas que pueden tener dificultades para interceptar la luz solar que se filtra desde las capas superiores.
en un estudio reciente publicado en Seguridad alimentaria y energética , los científicos de Realizing Increased Photosynthetic Efficiency RIPE tenían como objetivo comprender cuánta variación existe dentro de las diversas líneas de caupí en la absorción de luz y el dióxido de carbono CO 2 asimilación en todo el dosel.Esta información se puede utilizar en última instancia para diseñar marquesinas más eficientes, con mayor CO 2 asimilación y eficiencia en el uso del agua: para aumentar los rendimientos.
RIPE, dirigido por la Universidad de Illinois, está diseñando cultivos para que sean más productivos al mejorar la fotosíntesis, el proceso natural que utilizan todas las plantas para convertir la energía luminosa en biomasa y rendimiento. RIPE cuenta con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación de Estados Unidos para la Investigación de la Agricultura y la Alimentación FFAR, y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido DFID. Uno de los cultivos objetivo del proyecto RIPE es el caupí.
El caupí, comúnmente conocido como guisante de ojo negro en los EE. UU., Es uno de los cultivos domesticados más antiguos del mundo, responsable de alimentar a más de 200 millones de personas por día.
"Son un cultivo básico en África, que proporciona una fuente de proteínas para los seres humanos y el ganado, y la restauración de la nutrición del suelo a través de la fijación de nitrógeno", dijo Lisa Ainsworth, fisióloga de plantas de investigación del Departamento de Agricultura de EE. UU., Servicio de Investigación Agrícola USDA-ARS.
El equipo de RIPE examinó 50 genotipos de caupí de una población intercruzada de generación avanzada de múltiples padres MAGIC para determinar los rasgos de la arquitectura del dosel, la fotosíntesis del dosel y la eficiencia del uso del agua mediante el uso de una cámara de intercambio de gases del dosel. Esta cámara se utilizó para medirla tasa a la que las plantas convertirían el CO 2 en la atmósfera en carbohidratos como energía para el crecimiento.
"Dado que el África subsahariana es la región donde persisten importantes brechas de rendimiento, es crucial que desarrollemos un cultivo de alto rendimiento que se pueda cultivar fácilmente allí", dijo el primer autor Anthony Digrado, investigador postdoctoral del USDA-ARS en el laboratorio de Ainsworthcon sede en Illinois. "Es decir, la eficiencia en el uso del agua debe tenerse muy en cuenta al desarrollar nuevas variedades para los países del África subsahariana que enfrentan el desafío del acceso al agua en varias regiones".
El equipo utilizó modelos de Análisis de Componentes Principales PCA para agrupar primero los 50 genotipos MAGIC en cinco tipos generales de arquitectura de dosel para estudiar los rasgos de las plantas, incluido el índice de área foliar, el verdor de las hojas y la altura y el ancho del dosel. Este análisis les dio a los investigadores la capacidadpara recopilar una descripción general de los rasgos, o combinaciones de rasgos, que podrían modificarse para tener el impacto más fuerte en la fotosíntesis del dosel para maximizar el crecimiento.
La arquitectura del dosel contribuyó al 38.6 por ciento de la varianza observada en la fotosíntesis del dosel. Los resultados mostraron que en los dosel con menor biomasa, la mayor limitación para la fotosíntesis del dosel era el área foliar; sin embargo, en los dosel con mayor biomasa, el principal factor limitante fue, en cambio,El dosel con alta biomasa tiene una mayor fotosíntesis del dosel cuando las hojas en la parte superior del dosel tienen menor contenido de clorofila.
En general, la arquitectura del dosel afectó significativamente la eficiencia fotosintética del dosel y la eficiencia del uso del agua, lo que sugiere que la optimización de las estructuras del dosel puede contribuir a mejorar el rendimiento de los cultivos.
"La eficiencia en el uso del agua se refiere a la cantidad de CO 2 asimilado por el dosel de un cultivo en relación con la cantidad de agua que pierde el dosel ", dijo Digrado, quien dirigió este trabajo en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica IGB." Lo ideal para un cultivo espoder tener una gran ingesta de carbono sin perder demasiada agua ".
La población de caupí MAGIC que utilizó el equipo coincide con este criterio para un cultivo ideal, especialmente uno que se cultive en las condiciones de sequía de África. Sin embargo, la investigación sobre cómo la arquitectura del dosel afecta el CO del dosel 2 la asimilación y la eficiencia en el uso del agua en el caupí sigue siendo escasa.
"Aún queda mucho por hacer para mejorar los rendimientos del caupí y se necesita mucha más investigación", dijo Digrado. "Pero este trabajo ha establecido que existen variaciones que pueden usarse para mejorar la productividad y la eficiencia de un cultivo importante para la seguridad alimentaria."
El proyecto RIPE y sus patrocinadores están comprometidos a garantizar el acceso global y hacer que las tecnologías del proyecto estén disponibles para los agricultores que más las necesitan.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Amanda Nguyen. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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