AGRICULTURA

¿Cuánto mejora la fotosíntesis el rendimiento de los cultivos?

En las próximas dos décadas, los rendimientos de los cultivos deben aumentar drásticamente para alimentar a la creciente población mundial.

¿No sería increíblemente útil si tuviéramos una bola de cristal que nos mostrara cuáles son las mejores estrategias disponibles para aumentar el rendimiento de los cultivos?

Un equipo de científicos acaba de desarrollar exactamente eso: un modelo dinámico que predice qué manipulaciones fotosintéticas de las plantas impulsarán los rendimientos de los cultivos de trigo y sorgo.

«Hemos desarrollado una herramienta de predicción confiable y biológicamente rigurosa que puede cuantificar las ganancias de rendimiento asociadas con la manipulación de la fotosíntesis en entornos de cultivo realistas», dijo el Dr. Alex Wu, del Centro de Excelencia ARC para la Fotosíntesis Traslacional (CoETP) y la Universidad de Queensland. (UQ).

Las plantas convierten la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en alimento a través de la fotosíntesis y varios estudios han demostrado que este proceso vital se puede diseñar para que sea más eficiente.

«Hasta ahora, ha sido difícil evaluar los impactos de estas manipulaciones en el rendimiento de los cultivos. Esta herramienta de predicción nos ayudará a encontrar nuevas formas de mejorar los rendimientos de los cultivos alimentarios en todo el mundo».

El Dr. Wu, autor principal del artículo publicado esta semana en la revista Nature Plants , dijo que esta herramienta de modelado tiene la capacidad de vincular escalas biológicas desde la bioquímica en la hoja hasta el cultivo completo durante una temporada de crecimiento, mediante la integración de la fotosíntesis. y modelos de cultivos.

«Es una herramienta poderosa para evaluar y guiar las manipulaciones fotosintéticas y desentrañar los efectos que confunden la relación entre la eficiencia fotosintética y el rendimiento del cultivo», dijo.

La directora adjunta del centro, la profesora Susanne von Caemmerer, dijo que uno de los aspectos más innovadores del estudio fue utilizar un enfoque de modelado a escala cruzada para observar las interacciones entre la fotosíntesis y los poros de la hoja que permiten el intercambio de CO2 y vapor de agua .

«Sabemos que no es tan simple como decir que mejorar la fotosíntesis aumentará el rendimiento. La respuesta depende de la situación», dijo el profesor von Caemmerer, investigador de la Universidad Nacional Australiana (ANU), coautor del estudio.

«Por ejemplo, descubrimos que en cultivos como el sorgo, una mayor fotosíntesis puede disminuir el rendimiento en situaciones de cultivo con limitaciones de agua. El modelo predice que podemos manejar esta penalización del rendimiento si también podemos mantener una tasa estable de entrada de dióxido de carbono o vapor saliendo, los poros de una hoja «.

El coautor e investigador jefe del centro, el profesor Graeme Hammer de la UQ, dijo que este estudio fomenta el tipo de investigación transdisciplinaria necesaria para la mejora de cultivos en el futuro.

«Vincula la investigación en todo el Centro, que tiene como objetivo principal aumentar el rendimiento de los principales cultivos básicos como el trigo, el arroz, el sorgo y el maíz mediante la mejora de la fotosíntesis».

«Ahora que hemos desarrollado y probado este modelo predictivo, nuestro siguiente paso es trabajar en estrecha colaboración con los colaboradores del CoETP para diseñar escenarios de simulación que prueben los efectos de otros objetivos de bioingeniería y rasgos genéticos», dijo el profesor Hammer.

Uno de esos colaboradores es el profesor de la ANU Graham Farquhar, coautor del estudio.

«En este estudio, estamos ampliando toda la temporada de crecimiento del cultivo e incorporando los efectos de retroalimentación sobre la fotosíntesis de los recursos para el cultivo, como el agua, que es fundamental para predecir las consecuencias sobre la productividad de los cultivos en los futuros entornos de cultivos australianos», dijo el Jefe del Centro. El profesor investigador Farquhar de la Escuela de Investigación de Biología de la ANU.

El equipo investigó tres objetivos principales de manipulación de la fotosíntesis : mejorar la actividad de la principal enzima fotosintética, Rubisco; mejorar la capacidad de las hojas para transportar electrones; y mejorar el flujo de dióxido de carbono (CO2) a través de las capas internas de la hoja.

«Este estudio nos permite cuantificar las consecuencias en el rendimiento de los cultivos para estos tres objetivos y sus combinaciones para los cultivos de trigo y sorgo para entornos de cultivo de regadío o de tierras secas», dijo el Dr. Wu.

El equipo descubrió que los cambios en el rendimiento de los cultivos oscilaron entre una reducción del uno por ciento y un aumento del 12 por ciento, dependiendo de la combinación de objetivos fotosintéticos, el cultivo y las condiciones ambientales, como la disponibilidad de agua.

Fuente: https://mundoagropecuario.com/

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