Uno de los desafíos más importantes del siglo XXI es cómo alimentar de manera sostenible a una población mundial en crecimiento y más próspera con menos agua y fertilizantes en una superficie cada vez menor, a pesar de los rendimientos estancados, las amenazas de plagas y enfermedades y un clima cambiante.
"La reunión de este año es sobre 'Límites trascendentes de la ciencia': la idea de la sesión es destacar la investigación que trasciende los límites científicos y de conocimiento, con el objetivo final de trascender los límites geográficos y llegar a los pequeños agricultores en África", dijoLisa Ainsworth, científica del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio de Investigación Agrícola USDA-ARS y profesora adjunta de biología vegetal en la Universidad de Illinois. Recientemente, Ainsworth recibió el Premio de la Academia Nacional de Ciencias de 2019 en Ciencias de la Alimentación y la Agricultura.
El orador de la sesión, Donald Ort, el Profesor Robert Emerson de Biología Vegetal y Ciencias de Cultivos en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de Illinois, discutirá el desafío de la seguridad alimentaria global y un avance reciente en ciencia vea el comunicado de prensa original que impulsó el crecimiento de los cultivos en un 40 por ciento al crear un atajo para un problema técnico que afecta a la mayoría de los cultivos alimentarios.
"Las plantas tienen que hacer tres cosas clave para producir los alimentos que comemos: capturar la luz solar, usar esa energía para fabricar biomasa vegetal y desviar la mayor cantidad de biomasa posible en rendimientos como granos de maíz o papas con almidón", dijo Ort."En el siglo pasado, los mejoradores de cultivos maximizaron el primero y el tercero de estos, dejándonos con el desafío de mejorar el proceso donde se fijan la luz solar y el dióxido de carbono, llamado fotosíntesis, para impulsar el crecimiento de los cultivos para satisfacer las demandas del siglo XXI."
Este trabajo histórico es parte de Realizando el aumento de la eficiencia fotosintética RIPE, un proyecto de investigación internacional que está diseñando cultivos para fotosintetizar de manera más eficiente para aumentar de manera sostenible la productividad alimentaria mundial con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación para la Alimentación y la AgriculturaResearch FFAR y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido DFID.
"Las plantas terrestres evolucionaron con una falla bioquímica mediante la cual una enzima fotosintética con frecuencia captura oxígeno en lugar de dióxido de carbono, lo que requiere un proceso complicado y costoso de energía llamado fotorrespiración para mitigar esta falla", dijo Ort, quien también es el subdirector de RIPE"Los cultivos como la soja y el trigo desperdician más del 30 por ciento de la energía que generan a partir de la fotosíntesis que trata este problema técnico, pero el modelado sugirió que los atajos fotorrespiratorios podrían ser diseñados para ayudar a la planta a conservar su energía y reinvertirla en el crecimiento".
Tomando genes de algas y calabazas, el equipo diseñó tres rutas alternativas para reemplazar la tortuosa ruta de fotorrespiración nativa en el tabaco, una planta modelo utilizada para mostrar una prueba de concepto antes de que los científicos trasladen tecnologías a cultivos alimentarios que son mucho más difíciles y requieren mucho tiempopara diseñar y probar. Ahora, el equipo está traduciendo este trabajo para aumentar los rendimientos de otros cultivos, incluidos la soja, el caupí, el arroz, la papa, el tomate y la berenjena.
"Es increíble imaginar las calorías perdidas por la fotorrespiración cada año en todo el mundo", dijo Ort. "Recuperar incluso una parte de estas calorías sería un gran éxito en nuestra carrera por alimentar a 9.700 millones de personas en 2050".
Por supuesto, Ort advierte, tomará 15 años o más para que estas tecnologías se traduzcan en cultivos alimentarios y logren la aprobación regulatoria para su distribución a los agricultores. Cuando llegue ese día, RIPE y sus patrocinadores se comprometen a garantizar que los pequeños agricultores,particularmente en África subsahariana y el sudeste asiático, tendrán acceso libre de regalías a esta tecnología.
Otras charlas en esta sesión incluirán "Descubrimientos para mejorar la fijación de nitrógeno en los cereales" por Jean-Michel Ane ', profesor de agronomía en la Universidad de Wisconsin-Madison, y "Edición del genoma para la mejora sostenible de cultivos" para los alimentos básicosRebecca Bart, miembro asistente del Centro de Ciencia de las Plantas Donald Danforth, cuyo trabajo también es apoyado por la Fundación Gates. La sesión concluirá con un panel de discusión sobre cómo la ciencia agrícola está cruzando las disciplinas tradicionales.
Además, dos científicos de plantas líderes del IGB serán inducidos como miembros de la AAAS: Andrew Leakey es profesor de biología vegetal y ciencias de cultivos en Illinois que estudia las respuestas de las plantas al cambio climático, así como el desarrollo de cultivos que sonmás tolerante a la sequía. Ray Ming es profesor de biología vegetal y experto en genómica de plantas y evolución de cromosomas sexuales, lo que podría ayudar a mejorar la producción de papaya.
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Materiales proporcionados por Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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