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El maíz, capaz de hacer frente a climas futuros a través de una mejor eficiencia del uso del agua

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Un equipo de investigación internacional ha descubierto que es posible aumentar la productividad del maíz al dirigirse a la enzima encargada de capturar el CO2 de la atmósfera. El maíz es un alimento básico para miles de millones de personas en todo el mundo, con más maíz cultivado anualmente que el arroz o el trigo.

En Australia, el maíz tiene la distribución geográfica más amplia de todos los cultivos de campo, pero sigue siendo un cultivo pequeño en comparación con el trigo o el arroz. Sin embargo, es un cultivo que tiene todos los elementos clave para convertirse en el cultivo de alimentos y combustible del futuro.

"Desarrollamos un maíz transgénico diseñado para producir más rubisco, la principal enzima involucrada en la fotosíntesis, y el resultado es una planta con fotosíntesis mejorada y, por lo tanto, crecimiento. Esto podría aumentar la tolerancia a condiciones de crecimiento extremas", afirma el investigador principal, Robert Sharwood, del Centro de excelencia ARC para la Fotosíntesis Traslacional, dirigido por la Universidad Nacional de Australia (ANU).

Según el investigador, "hay una necesidad urgente de entregar nuevas especies de cultivos de alto rendimiento y altamente adaptadas, antes de que los cultivos se vean afectados por las condiciones del cambio climático". "Estas condiciones aumentarán las amenazas contra la seguridad alimentaria mundial, y la única forma de prepararse para ellas es a través de colaboraciones internacionales de investigación", añade.

Cada planta en el planeta usa la fotosíntesis para capturar el dióxido de carbono de la atmósfera, pero no todas las plantas lo hacen de la misma manera. Las plantas como el trigo y el arroz emplean la antigua ruta fotosintética C3 menos eficiente, mientras que otras plantas como el maíz y el sorgo usan la ruta C4 más eficiente.

Las plantas C4 incluyen algunos de los cultivos de alimentos, piensos y biocombustibles más importantes del mundo, que representan entre el 20 y el 25 % de la productividad terrestre del planeta. Estas plantas están especialmente adaptadas para prosperar en ambientes cálidos y secos, como los que se espera que sean más frecuentes en las próximas décadas.

Mejor eficiencia en el uso de agua

Un punto central de este proceso es el rubisco, la principal enzima de la fotosíntesis, que se encarga de convertir el CO2 en compuestos orgánicos. En las plantas C4, el rubisco trabaja mucho más rápido y les hace más tolerantes al calor y la sequía a través de una mejor eficiencia en el uso del agua.

"El maíz tiene uno de los rubiscos más eficientes y que necesitan menos nitrógeno para funcionar. Por lo tanto, nuestra pregunta principal era: si aumentamos el contenido de rubisco en el maíz, ¿qué haría la planta? Encontramos que al impulsar el rubisco dentro de las células de maíz, obtenemos un aumento en la productividad de los cultivos", afirma el coinvestigador David Stern, del Instituto Boyce Thompson, afiliado de la Universidad de Cornell, en Nueva York, Estados Unidos.

Este hallazgo muestra que hay margen de mejora incluso en las especies de cultivo C4 más productivas. "En nuestro estudio mejoramos la asimilación de CO2 y la biomasa de los cultivos en un 15 %, pero ahora sabemos que también podemos aumentar el grupo de rubisco activo y estos números crecerán aún más", destaca Sharwood.

"Nuestro próximo paso es hacer ensayos de campo para ver cómo se comporta nuestro maíz en condiciones reales de campo. Los hemos probado en el invernadero y en condiciones de vitrinas, pero ahora tenemos que pasar a la siguiente fase", adelanta el doctor Sharwood.

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