En un emocionante avance en el campo de las ciencias vegetales, una nueva investigación ha arrojado luz sobre las razones que explican por qué algunos cultivos generan mayores rendimientos que otros. El estudio, publicado en la revista Science Advances, allana el camino para futuras aplicaciones de ingeniería genética en plantas con el objetivo de mejorar su productividad y rendimiento. 

Los resultados de esta investigación, llevada a cabo por el Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Cambridge y liderada por la Dra. Pallavi Singh, actualmente en la Escuela de Ciencias de la Vida de la Universidad de Essex, se centran en la fotosíntesis, uno de los procesos más complejos e importantes que las plantas utilizan para convertir luz, dióxido de carbono y agua en azúcares que alimentan la vida en la Tierra.

Fotosíntesis C3 vs C4

Existen dos tipos de fotosíntesis: C3 y C4. La mayoría de los cultivos alimentarios, como el arroz, el trigo, la cebada y la avena, dependen de la fotosíntesis C3, que es menos eficiente. En este tipo de fotosíntesis, el carbono se fija en azúcar dentro de células llamadas «mesófilas», donde el oxígeno es abundante. Sin embargo, el oxígeno puede obstaculizar la fotosíntesis. 

Los cultivos C4, como el maíz, la caña de azúcar, el sorgo y los mijo, han evolucionado células especializadas llamadas «manto vascular» para concentrar dióxido de carbono, lo que hace que la fotosíntesis C4 sea hasta un 60 por ciento más eficiente, especialmente en entornos calurosos y secos. 

Debido al aumento global de las temperaturas, las plantas C3 están creciendo en regiones que suelen ser calurosas y secas, lo que significa que podrían beneficiarse de los mecanismos de ahorro de energía de la fotosíntesis C4. Sin embargo, la fotosíntesis C4 es muy compleja, se entiende poco y hasta ahora solo se ha investigado principalmente a nivel genético para ver si su mecanismo puede mejorar la productividad de los cultivos C3.

El proyecto de investigación, de cinco años de duración, adoptó un enfoque más amplio y exhaustivo del genoma para investigar las diferencias entre C4 y C3. En colaboración con el profesor Julian Hibberd y sus colegas de Cambridge, la investigación de la Dra. Singh ha proporcionado nuevos conocimientos sin precedentes sobre la evolución de la fotosíntesis C4, descubriendo que las plantas C4 han adquirido más «elementos reguladores de la luz», que son como interruptores maestros de la fotosíntesis, lo que allana el camino para diseñar plantas C3 que se parezcan más a las C4. 

«Estamos muy satisfechos de que nuestra investigación aporte avances significativos en nuestra comprensión actual de por qué las plantas C4 son más eficientes en la fotosíntesis. Con el auge de la población mundial, la seguridad alimentaria en el futuro será un problema cada vez mayor en todo el planeta, y necesitamos encontrar soluciones científicas para que nuestros cultivos sean más eficientes, de modo que mejoren sus rendimientos y desarrollen mejores mecanismos para hacer frente al cambio climático y podamos alimentar al planeta”, concluye la Dr. Singh.

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