Un grupo de científicos ha conseguido aumentar el rendimiento de los cultivos en un 40 por ciento, según refleja un artículo publicado por investigadores de la Universidad de Illinois y del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, en la revista Science.

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El estudio es parte de 'Realizing Incresed Photosynthetic Efficiency' (RIPE), un proyecto de investigación internacional que está diseñando cultivos que hagan la fotosíntesis de manera más eficiente para aumentar de forma sostenible la productividad alimentaria mundial con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación para la Investigación de Alimentos y Agricultura (FFAR), y el Departamento de Desarrollo Internacional del Gobierno del Reino Unido (DFID).

Se trata de una modificación genética que hace que la fotosíntesis sea más eficiente en los cultivos, lo que simplifica una operación compleja y costosa en energía que muchas plantas deben realizar durante la fotosíntesis conocida como fotorrespiración.

En las pruebas de campo, un tipo de modificación genética realizada en el tabaco aumentó el crecimiento de las plantas en más del 40%. Según los investigadores, si produce resultados similares en otros cultivos podría ayudar a los agricultores a satisfacer las demandas de alimentos de una creciente población mundial.

"Podríamos alimentar hasta 200 millones de personas adicionales con las calorías perdidas por la fotorrespiración en el medio oeste de los EE. UU. Cada año", ha señalado el investigador principal Donald Ort (líder de GEGC / BSD / CABBI).

Para el profesor Robert Emerson, de Ciencia de Plantas y Ciencias de Cultivos, "recuperar incluso una parte de estas calorías en todo el mundo contribuiría en gran medida a satisfacer la demanda de alimentos en rápida expansión del siglo XXI, impulsada por el crecimiento de la población y las dietas más ricas en calorías".

La simplificación de la fotorrespiración es “un gran paso adelante en los esfuerzos para mejorar la fotosíntesis”, dice Spencer Whitney, un bioquímico de plantas en la Universidad Nacional Australiana en Canberra.

Ahora que la industria agrícola ha optimizado principalmente el uso de herramientas para aumentar el rendimiento, como pesticidas, fertilizantes e irrigación, los investigadores están tratando de microgestionar y mejorar el crecimiento de las plantas diseñando formas para hacer que la fotosíntesis sea más eficiente.

La fotorrespiración es un obstáculo importante para lograr dicha eficiencia. Ocurre en muchas plantas, cuando una enzima llamada Rubisco, cuyo trabajo principal es ayudar a transformar el dióxido de carbono de la atmósfera en azúcares que estimulan el crecimiento de las plantas, accidentalmente extrae una molécula de oxígeno de la atmósfera.

Esa interacción Rubisco-oxígeno, que ocurre aproximadamente el 20% del tiempo, genera el compuesto tóxico glicolato, que una planta debe reciclar en moléculas útiles a través de la fotorrespiración. Este proceso comprende una larga cadena de reacciones químicas que abarcan cuatro compartimentos en una célula vegetal. En total, completar un ciclo de fotorrespiración es como conducir de Maine a Florida a través de California. Ese desperdicio de energía puede reducir los rendimientos de los cultivos en un 20 a 50%, dependiendo de las especies de plantas y las condiciones ambientales.

Mediante el uso de ingeniería genética, los investigadores ahora han diseñado una ruta química más directa para la fotorrespiración que se limita a un compartimento de una sola célula: el equivalente celular de un viaje por carretera de Maine a Florida que se encuentra en la costa este.

El proceso de investigación para que dichas modificaciones genéticas sean aprobadas para su uso a nivel comercial, incluyendo más pruebas de campo, probablemente llevará al menos otros cinco a 10 años, dice Andreas Weber, un bioquímico de plantas en la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, quien fue coautor de un comentario sobre el estudio que aparece en el mismo número de Science. Mientras tanto, espera que los investigadores continúen intentando diseñar atajos de fotorrespiración aún más eficientes.