Cuando COVID cerró su laboratorio en marzo, un equipo de la Universidad de Essex recurrió a enfoques computacionales para comprender qué hace que algunas plantas se adapten mejor para transformar la luz y el dióxido de carbono en rendimiento a través de la fotosíntesis. Publicaron sus hallazgos en la revista Fronteras de la ciencia vegetal .
Hay dos tipos de fotosíntesis: C3 y C4. La mayoría de los cultivos alimentarios dependen de la fotosíntesis C3, donde el carbono se fija en el azúcar dentro de las células llamadas 'mesófilo', donde el oxígeno es abundante. Sin embargo, el oxígeno puede obstaculizar la fotosíntesis. Los cultivos C4 desarrollaron una vaina de haz especializadacélulas para concentrar dióxido de carbono, lo que hace que la fotosíntesis de C4 sea hasta un 60 por ciento más eficiente.
En este estudio, los científicos querían averiguar cómo los cultivos C4 pueden expresar varias enzimas importantes dentro de las células de la vaina del haz en lugar del mesófilo.
"El objetivo final es poder comprender estos mecanismos para que podamos mejorar la fotosíntesis de C3 en cultivos alimentarios como el caupí y la mandioca de los que dependen los pequeños agricultores del África subsahariana para la alimentación y los ingresos de sus familias", dijo Chidi Afamefule, investigador postdoctoral que trabaja en Cómo lograr una mayor eficiencia fotosintética RIPE en Essex.
Dirigido por la Universidad de Illinois en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, RIPE tiene como objetivo impulsar la producción de alimentos mediante la mejora de la fotosíntesis con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación para la Investigación de la Agricultura y la Alimentación, y el Reino Unido, Commonwealth& Development Office. El proyecto RIPE y sus patrocinadores están comprometidos a garantizar el acceso global y hacer que las tecnologías del proyecto estén disponibles para los agricultores que más las necesitan.
El equipo comparó el ADN de cuatro cultivos de pasto C3 incluidos la cebada y el arroz y cuatro cultivos de pasto C4 incluidos el maíz y el sorgo. Su objetivo era identificar regiones de ADN que pudieran controlar la expresión de cuatro enzimas involucradas en la fotosíntesis.Este estudio es probablemente la primera comparación de la expresión de estas enzimas SBPase, FBPase, PRK y GAPDH en cultivos C3 y C4.
"Hubiera sido genial encontrar un 'regulador maestro' que operara en todas estas enzimas, pero no lo encontramos, y sospechamos que no existe", dijo Afamefule, quien dirigió el estudio desde su apartamento.durante la pandemia.
En cambio, descubrieron que los cultivos C4 tienen varios "activadores" dentro de su ADN que desencadenan la expresión en la vaina del haz y "represores" que restringen la expresión en el mesófilo. Esperan poder usar este código genético para ayudar a cultivos C3 menos eficientesrealizar la fotosíntesis mejor en el futuro.
"Ya se están realizando esfuerzos para ayudar a que los cultivos C3 funcionen más como los cultivos C4", dijo la investigadora principal Christine Raines, profesora de la Escuela de Ciencias de la Vida en Essex, donde también se desempeña como Pro-Vicerrectora de Investigación ".Estudios como este nos ayudan a identificar piezas pequeñas dentro de una máquina increíblemente compleja que tenemos que entender antes de poder ajustarla y rediseñarla ".
El siguiente paso es validar estos hallazgos en el laboratorio. El equipo regresó a sus bancos de laboratorio el 6 de julio de 2020, cumpliendo con todas las pautas de seguridad recomendadas por la Escuela de Ciencias de la Vida en Essex.
Alcanzar una mayor eficiencia fotosintética RIPE tiene como objetivo mejorar la fotosíntesis y equipar a los agricultores de todo el mundo con cultivos de mayor rendimiento para garantizar que todos tengan suficientes alimentos para llevar una vida saludable y productiva. RIPE está patrocinado por la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación de EE.para la Investigación Agrícola y Alimentaria y la Oficina de Relaciones Exteriores, Commonwealth y Desarrollo del Reino Unido.
RIPE está dirigido por la Universidad de Illinois en asociación con la Universidad Nacional de Australia, la Academia China de Ciencias, la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth, la Universidad de Lancaster, la Universidad Estatal de Luisiana, la Universidad de California, Berkeley, la Universidad de Cambridge, la Universidad de Essexy el Departamento de Agricultura de EE. UU., Servicio de Investigación Agrícola.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Claire Benjamin. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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