Como parte de un esfuerzo por desarrollar cultivos alimentarios y bioenergéticos resistentes a la sequía, los científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía han descubierto los mecanismos genéticos y metabólicos que permiten que ciertas plantas conserven el agua y prosperen en climas semiáridos.
Las plantas semiáridas como el agave se han adaptado para sobrevivir en áreas con poca lluvia desarrollando un modo especializado de fotosíntesis llamado metabolismo del ácido crasuláceo, o CAM. A diferencia de las plantas en ambientes más húmedos, las plantas CAM absorben y almacenan dióxido de carbono a través de poros abiertos ensus hojas por la noche, cuando es menos probable que el agua se evapore. Durante el día, los poros, también llamados estomas, permanecen cerrados mientras la planta usa la luz solar para convertir el dióxido de carbono en energía, minimizando la pérdida de agua.
Los científicos de ORNL están estudiando los mecanismos metabólicos únicos que permiten a las plantas CAM conservar el agua, con el objetivo de introducir rasgos de ahorro de agua en la bioenergía y los cultivos alimentarios. Los resultados del último estudio del equipo, que se centra en el agave, se publican en Plantas naturales
El proceso fotosintético de CAM, descubierto en la década de 1950, ha seguido siendo en gran medida una curiosidad científica, pero los investigadores ahora lo están examinando como una posible solución para mantener los rendimientos de los cultivos de alimentos y bioenergía durante la escasez de agua y la sequía.
"La demanda actual de sistemas agrícolas para proporcionar alimentos, piensos, forraje, fibra y combustible requiere una investigación más completa para comprender las complejidades de las plantas CAM", dijo el coautor de ORNL, Xiaohan Yang. "Al descubrir cada capa del proceso CAM,nuestros estudios apuntan a acelerar la evolución de los cultivos para darles la posibilidad de prosperar en entornos más áridos a medida que la disponibilidad de agua dulce se vuelve limitada ".
Para obtener una visión integral del complejo sistema CAM, el equipo utilizó la espectrometría de masas de ORNL para comparar los rasgos moleculares del agave con una planta de control Arabidopsis que utiliza un proceso fotosintético más común.
El equipo evaluó el comportamiento genético que señala el movimiento del estoma en cada planta durante el mismo período de 24 horas. Su estudio reveló que el momento de la actividad estomática diurna versus nocturna variaba significativamente entre el agave y Arabidopsis . La investigación también determinó qué mecanismos genéticos y metabólicos indican a las plantas CAM que abran y cierren sus estomas. Comprender el momento de estas señales será clave para transferir los procesos CAM a cultivos como el arroz, el maíz, el álamo y el pasto de pasto.
"Se requiere más investigación para comprender cómo este cronometraje molecular regula la CAM, pero los resultados de este estudio brindan nuevos conocimientos sobre la complejidad del biodiseño de la CAM, con una comprensión integradora de la CAM a nivel molecular", Gerald Tuskan, Miembro Corporativo de ORNLy coautor, dijo. "La transferencia de maquinaria molecular CAM en cultivos energéticos facilitaría su despliegue en tierras marginales y simultáneamente reduciría la competencia con los cultivos alimentarios".
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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