La fotosíntesis es uno de los procesos más complicados e importantes, responsable de la puesta en marcha de la cadena alimentaria del planeta. Si bien hemos modelado sus más de 100 pasos importantes, los científicos todavía están descubriendo el propósito de las proteínas que pueden ser modificadas para aumentar el rendimiento, como un grupo de científicos reportó recientemente en la revista Science. Ahora investigadores han descubierto secretos sobre otra proteína, CP12, cuya comprensión completa puede proporcionar una ruta adicional para aumentar los rendimientos en el futuro.
Hay tres formas de la proteína CP12 que regulan a las enzimas GAPDH y PRK. Piense en las enzimas como los caballos de trabajo y CP12 como el cuidador que sostiene las riendas. CP12 les dice que se pongan a trabajar cuando hay luz y los detiene cuando está oscuro.
«CP12 es un componente importante porque ayuda a las plantas a responder a los cambios en los niveles de luz, por ejemplo cuando la planta está sombreada por una hoja o una nube», dijo Patricia López, investigadora postdoctoral del proyecto “Realizing Increased Photosynthetic Efficiency” (RIPE), quien dirigió la investigación. «CP12 detiene la actividad de las enzimas en cuestión de segundos, pero sin CP12, tardará varios minutos en retrasar la actividad, costando a la planta una energía importante».
Publicado en el Journal of Experimental Botany, López y los co-autores encontraron que no todas las enzimas CP12 se crean iguales. Resulta que CP12-3 no es parte de este proceso, mientras que CP12-1 y CP12-2 sí están a cargo y pueden cubrirse entre sí. Si se eliminan los tres, la planta no puede fotosintetizar eficientemente, dando por resultado una planta drásticamente más pequeña con menos semillas y además más pequeñas.
Las plantas de Arabidopsis, de diez semanas de antigüedad, destacan el sorprendente efecto de la ausencia de CP12 sobre el crecimiento de las plantas. De izquierda a derecha: planta convencional con niveles normales de CP12; planta sin CP12-1 o CP12-3, y niveles reducidos de CP12-2; y las dos plantas de la derecha apenas tienen CP12. Crédito: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
De hecho, sin CP12 para “sostener las riendas”, PRK también desaparece. «PRK es un caballo de trabajo vital que proporciona las materias primas para que la enzima Rubisco los transforme en hidratos de carbono – los azúcares que la planta usa para crecer más y producir más rendimiento», dijo Christine Raines, profesora de fisiología molecular en la Universidad de Essex.
La agricultura se está acercando a los límites de los rasgos de rendimiento que impulsaron los grandes aumentos de rendimiento durante el siglo pasado, dijo Don Ort, Director Asociado de RIPE, científico del ARS/USDA y el profesor de Biología Vegetal en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica. «Mejorar la fotosíntesis tiene la promesa de ser la próxima frontera para aumentar fuertemente los rendimientos de los cultivos, y por primera vez hay una comprensión molecular de la fotosíntesis y poderosas herramientas tecnológicas para hacer la fotosíntesis modificada una meta realista y alcanzable».