Una enzima que convierte más rápidamente el CO2 en
azúcar es uno de los pasos clave para multiplicar el rendimiento de los
cultivos
Llevan dos, y les falta uno. Un grupo de investigadores
ha completado el segundo de los tres pasos clave necesarios para acelerar la
fotosíntesis en cultivos como el trigo y el arroz, lo que podría aumentar el
rendimiento de muchas plantas entre casi un 36% y un 60%. Al ser más eficiente,
el nuevo método de fotosíntesis también podría reducir la cantidad de
fertilizantes y agua necesarios para producir alimentos.
Investigadores de la Universidad de Cornell y
Rothamsted Research (ambos en Reino Unido) han trasplantado con éxito genes de
un tipo de cianobacterias, en plantas de tabaco, que a menudo se utilizan para
fines de investigación. Dichos genes permiten que la planta produzca una enzima
más eficaz para convertir el dióxido de carbono de la atmósfera en azúcares y
otros hidratos de carbono. Los resultados se publicaron el miércoles en la
revista Nature.
Desde hace tiempo los científicos saben que algunas
plantas son mucho más eficientes que otras a la hora de convertir el dióxido de
carbono en azúcar. Entre estas plantas de crecimiento rápido, conocidas como
plantas C4, están el maíz y muchos tipos de malas hierbas. Pero el 75% de los
cultivos del mundo (conocidos como plantas C3) utilizan una forma de
fotosíntesis más lenta y menos eficiente. Durante años los investigadores han
estado intentando cambiar algunas plantas C3, como el trigo, el arroz y las
patatas, a plantas C4. Este enfoque se ha visto impulsado últimamente por
novedosas tecnologías de alta precisión para la edición de genes, que están
siendo aplicadas al Proyecto Arroz C4 (ver "Por qué necesitaremos
alimentos modificados genéticamente").
Los investigadores de Cornell y Rothamsted siguieron un
enfoque más simple. En vez de intentar convertir una planta C3 en una planta C4
cambiando su anatomía y añadiendo nuevos tipos y estructuras celulares, los
investigadores modificaron los componentes de células existentes. "Si
consigues un mecanismo más sencillo que no requiera cambios anatómicos, es algo
bastante bueno", asegura el director del Centro de Ingeniería del Genoma
de la Universidad de Minnesota (EEUU), Daniel Voytas.
En lugar de imitar a las plantas C4, los investigadores
tomaron prestado de las cianobacterias un mecanismo de fotosíntesis que se
divide en tres partes. En primer lugar, las proteínas forman un compartimiento
especial dentro de la célula de una planta donde se concentra el CO2. En
segundo lugar, el compartimento contiene una enzima para acelerar la conversión
del CO2. Finalmente, las células utilizan bombas especiales situadas en sus
membranas para llevar el CO2 a las células.
A principios de este año, los investigadores diseñaron
células para formar los compartimentos especiales de CO2. La nueva
investigación es la que se encarga de la segunda parte: la enzima aceleradora.
Están colaborando con otros investigadores en la tercera parte: las bombas. En
última instancia, los investigadores tendrán que incluir las tres piezas en las
mismas plantas.
La profesora de Biología Molecular y Genética en
Cornell, Maureen Hansen, señala que los avances no se usarán en cultivos
comerciales de alimentos hasta al menos cinco o diez años.
Hacerlo no será tan fácil como trasplantar uno o dos
genes. Será necesario transferir entre 10 y 15 genes, y asegurarse de que los
genes son estables, señala Dean Price, profesor de Medicina, Biología y Medio
Ambiente en la Universidad Nacional de Australia. Price no estuvo involucrado
en la investigación actual. Sólo a partir de entonces se puede empezar a hacer
pruebas de campo extensas, siguiendo el proceso regulatorio de los cultivos
modificados genéticamente.
En un principio es probable que el enfoque se limite a
unas pocas plantas que a los investigadores se les dé especialmente bien
modificar genéticamente, como las patatas, los tomates, las berenjenas y los
pimientos. Sin embargo, según Price, existen soluciones genéticas que podrían
hacerlo posible rápidamente en una amplia gama de cultivos.
Fuente: MIT Technology Review
