Un equipo de investigación internacional descubrió que pueden aumentar la productividad del maíz al modificar genéticamente la proteína encargada de capturar el CO2 de la atmósfera.
El choclo, o maíz, es un alimento básico para miles de millones de personas en todo el mundo, con más maíz cultivado anualmente que el arroz o el trigo. En Australia, el maíz tiene la mayor distribución geográfica de todos los cultivos de campo, pero sigue siendo un cultivo pequeño en comparación con el trigo o el arroz. Sin embargo, es un cultivo que tiene todos los elementos clave para convertirse en el alimento y el combustible del futuro.
«Desarrollamos un maíz transgénico diseñado para producir más Rubisco, la principal enzima involucrada en la fotosíntesis, y el resultado es una planta con fotosíntesis mejorada y, por lo tanto, más crecimiento. Esto podría potencialmente aumentar la tolerancia a condiciones de crecimiento extremas», dijo el investigador principal, el Dr. Robert Sharwood, del Centro de Excelencia ARC para Fotosíntesis Traslacional, liderado por la Universidad Nacional de Australia (ANU).
«Hay una necesidad urgente de entregar nuevas especies de cultivos de alto rendimiento y altamente adaptadas, antes de que los cultivos se vean afectados por las condiciones del cambio climático esperado. Estas condiciones aumentarán las amenazas contra la seguridad alimentaria mundial, y la única manera de prepararse para ellas es a través de colaboraciones internacionales de investigación».
Todas las plantas del planeta utilizan la fotosíntesis para capturar el dióxido de carbono de la atmósfera, pero no todas las plantas lo hacen de la misma manera. Las plantas como el trigo y el arroz utilizan la ruta fotosintética antigua conocida como C3, menos eficiente, mientras que otras plantas como el maíz y el sorgo usan la ruta C4, mucho más eficiente.
Las plantas C4 incluyen algunos de los cultivos de alimentos, piensos y biocombustibles más importantes del mundo, que representan el 20-25% de la productividad terrestre del planeta. Estas plantas están especialmente adaptadas para prosperar en ambientes cálidos y secos, como los que se espera que sean más frecuentes en las próximas décadas.
Para este proceso es fundamental Rubisco, la principal enzima de la fotosíntesis, que se encarga de convertir el CO2 en compuestos orgánicos. En las plantas C4, Rubisco trabaja mucho más rápido y es más tolerante al calor y la sequía gracias a una mejor eficiencia en el uso del agua.
«El maíz tiene uno de los Rubiscos más eficientes y necesita menos nitrógeno para funcionar. Por lo tanto, nuestra pregunta principal era si aumentamos el contenido de Rubisco en el maíz, ¿qué haría por la planta? Encontramos que al aumentar el Rubisco dentro de las células del maíz , obtenemos un aumento en la productividad de los cultivos «, dijo el co-investigador David Stern, del Instituto Boyce Thompson – afiliado a la Universidad de Cornell.
Este es un hallazgo muy emocionante, porque muestra que hay margen de mejora incluso en las especies de cultivos C4 más productivas.
«En nuestro estudio, mejoramos la asimilación de CO2 y la biomasa de los cultivos en un 15%, pero ahora sabemos que también podemos aumentar el grupo de Rubisco activo y estas cifras aumentarán aún más», dijo el Dr. Sharwood.
«Nuestro siguiente paso es realizar pruebas de campo para ver cómo se comporta nuestro maíz en condiciones reales de campo. Los hemos probado en condiciones de invernadero y laboratorio, pero ahora debemos pasar a la siguiente fase», dijo el Dr. Sharwood.