Hoy, cuando los líderes mundiales se reúnen para la Asamblea General de la ONU, cientos de líderes emergentes centrados en la lucha contra la desigualdad mundial se reunieron en el tercer evento anual de Porteros de la Fundación Bill y Melinda Gates en la ciudad de Nueva York. Entre ellos, la científica de la Universidad de Illinois, Amanda DeSouza destacó un cultivo de desigualdad llamado yuca, que tiene raíces almidonadas y tuberosas que sostienen a más de 500 millones de personas en África subsahariana, sin embargo, la yuca ha sido descuidada en gran medida por la investigación y el desarrollo en comparación con los cultivos básicos de las regiones más ricas.Souza y un equipo de Realizing Increase Photosynthetic Efficiency RIPE publicaron un estudio en Nuevo fitólogo que identificó oportunidades para mejorar los rendimientos de yuca, que no han aumentado durante más de cincuenta años en África.
"Para los pequeños agricultores que dependen de pequeñas parcelas de tierra para alimentar y mantener a sus familias, la yuca es un cultivo 'de respaldo' cuando otros cultivos fallan", dijo De Souza en Goalkeepers, donde describió su trabajo para mejorar la yuca a través del RIPEproyecto. "Especialmente para las mujeres, que representan a la mayoría de los pequeños agricultores, la yuca es una cuenta de ahorro. Es un recurso que pueden cosechar durante todo el año para pagar cosas como tratamientos médicos y las tarifas escolares de sus hijos".
El proyecto RIPE es un esfuerzo internacional para desarrollar cultivos más productivos mediante la mejora de la fotosíntesis, el proceso natural que funciona con la luz solar que todas las plantas usan para fijar el dióxido de carbono en carbohidratos que estimulan el crecimiento, el desarrollo y, en última instancia, el rendimiento. RIPE es respaldado porla Fundación Gates, la Fundación de los Estados Unidos para la Investigación de Alimentos y Agricultura FFAR y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido DFID.
Dirigido por investigadores de RIPE en Illinois y la Universidad de Lancaster, este estudio examinó los factores que limitan la fotosíntesis en 11 variedades de yuca africanas populares o preferidas por los agricultores con el objetivo de eventualmente ayudar a la yuca a superar las limitaciones fotosintéticas para aumentar los rendimientos.
Primero, el equipo examinó las limitaciones fotosintéticas de la yuca expuesta a altos niveles constantes de luz, como una planta experimentaría al mediodía con cielos despejados. En estas condiciones, y como en muchos cultivos, la fotosíntesis de la yuca es limitada hasta 80porcentaje por dos factores: la mitad se debe a la baja velocidad a la que viajan las moléculas de dióxido de carbono a través de la hoja para alcanzar la enzima que impulsa la fotosíntesis, llamada Rubisco. La otra mitad se debe a que Rubisco a veces arregla las moléculas de oxígeno por error, desperdiciando grandes cantidades dela energía de la planta.
Luego, el equipo evaluó las limitaciones de la fotosíntesis en condiciones de luz fluctuante. Sorprendentemente, y a diferencia de la mayoría de los cultivos, Rubisco no fue el principal factor limitante cuando las hojas pasaron de la sombra a la luz solar, como cuando el sol sale de detrás de una nube., la yuca está limitada por los estomas, que son poros microscópicos en la superficie de las hojas que se abren para permitir que el dióxido de carbono ingrese a la planta pero a costa del agua que escapa a través de estos mismos poros. Los estomas están parcialmente cerrados a la sombra y se abren en respuestaa la luz cuando Rubisco está activo.
"Rubisco es el principal factor limitante durante esta transición de la sombra a la luz para la mayoría de las plantas, incluido el arroz, el trigo y la soja", dijo De Souza. "La yuca es el primer cultivo que hemos encontrado donde los estomas limitan la fotosíntesis durante esta luztransiciones más que Rubisco "
El investigador postdoctoral de Illinois Yu Wang creó un modelo de computadora para cuantificar cuánto ganaría la yuca al superar esta limitación. Según el modelo a nivel de la hoja, si los estomas pudieran abrirse tres veces más rápido, la yuca podría fijar un 6 por ciento más de dióxido de carbono cada díaAdemás, la eficiencia en el uso del agua de la yuca, la proporción de biomasa producida con respecto al agua perdida por la planta, podría mejorarse en un 16 por ciento.
Además, el equipo descubrió que la mandioca demora hasta 20 minutos en pasar de la sombra a la luz total y alcanzar la tasa máxima de fotosíntesis, que es bastante lenta en comparación con otros cultivos como el arroz que puede hacer la transición en solopocos minutos. Sin embargo, la variedad más rápida de yuca podría pasar casi tres veces más rápido y fijar un 65 por ciento más de dióxido de carbono en carbohidratos que la variedad más lenta. Cerrar esta brecha es otra oportunidad para mejorar la productividad de la yuca.
"Las plantas se mueven constantemente de la sombra a la luz a medida que las hojas cambian y las nubes pasan por encima", dijo el Director de RIPE Stephen Long, Presidente de la Universidad de Cultivos y Biología Vegetal de Ikenberry Endowed en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de Illinois, quien contribuyópara este estudio: "Esperamos que la variación que descubrimos durante estas transiciones de luz entre las variedades de yuca se pueda utilizar para identificar nuevos rasgos y, por lo tanto, oportunidades para que podamos mejorar la eficiencia fotosintética y el potencial de rendimiento de la yuca".
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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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