BIOTECNOLOGÍA

Desarrollan el “arroz C4”, una variedad más eficiente en el uso del agua

El arroz, uno de los principales alimentos básicos del mundo, utiliza la vía fotosintética C3 menos eficiente. El Centro ARC de Excelencia para la Fotosíntesis Traslacional predicen que la introducción de los rasgos de fotosíntesis C4 más eficientes en el arroz puede aumentar potencialmente la eficiencia fotosintética en un cincuenta por ciento, mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno y duplicar la eficiencia del uso del agua.

El arroz, uno de los principales alimentos básicos del mundo, utiliza la vía fotosintética C3 menos eficiente. El Centro ARC de Excelencia para la Fotosíntesis Traslacional predicen que la introducción de los rasgos de fotosíntesis C4 más eficientes en el arroz puede aumentar potencialmente la eficiencia fotosintética en un cincuenta por ciento, mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno y duplicar la eficiencia del uso del agua.

Fotosíntesis C3 y C4.

El rendimiento de la cosecha es importante para mantener activa la economía. Uno de los factores más importantes que lo determina es la conocida fotorrespiración. Este proceso ocurre cuando la enzima rubisco (encargada de fijar el CO2 en el ciclo de Calvin) atrapa oxígeno en su lugar. Este proceso desperdicia energía que podía ser utilizada para la fotosíntesis, por eso se dice que el rendimiento disminuye.

Existe un 85% de las especies (las llamadas C3) que no tienen adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración, entre ellas el arroz. Simplemente la enzima rubisco fija el CO2 en el primer paso de ciclo de Calvin en forma de 3-PGA (3-fosfoglicerato).

En las plantas C4, las reacciones dependientes de la luz se producen en las células del mesófilo (centro de la hoja) y el ciclo de Calvin ocurre en células especiales alrededor de las venas de la hoja (células del haz vascular.

Al ver la imagen, el CO2 se fija en las células del mesófilo por la enzima PEP carboxilasa que no tiende a unirse al oxígeno dando una molécula de 4 carbonos (oxalacetato). Cuando esos 4 carbonos entran en las células del haz vascular, la enzima rubisco atrapa uno para integrarlo en el ciclo de Calvin.

En resumen, realmente la única adaptación es la utilización una enzima extra para atrapar el CO2 sin que atrape oxígeno en su lugar.

El objetivo del Proyecto Internacional Arroz C4.

El proyecto dirigido por la universidad de Oxford está orientado a introducir 5 genes del maíz que codifican cinco enzimas en la vía fotosintética C4 en una sola construcción genética y la instalamos en plantas de arroz. Se ha pronosticado que la instalación de una vía fotosintética C4 en el arroz aumentará los rendimientos del arroz hasta en un 50%.

Aun así, el proyecto todavía tiene que enfrentarse a diversos contratiempos. Por una parte, recurrir a la ruta C4 complica el transporte de sustancias y obliga a que las hojas una morfología muy concreta. Por eso no hay apenas árboles, y no existen bosques, de especies C4. La introducción de la bioquímica completa de C4 en una planta de C3 requerirá cambios significativos en los proteomas del cloroplasto de la hoja.

Pero si se consiguiese, tendríamos una opción muy interesante para fijar más carbono, tener cultivos más eficientes y reducir el impacto económico y ambiental. Al final de la próxima fase de investigación en 2024, la universidad de Oxford espera tener parcelas de campo experimentales en funcionamiento en Taiwán.  La escala y el alcance del proyecto significa que este es un proyecto transgeneracional.

 

 

 

 

Fuente: https://fundacion-antama.org/

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