La verdolaga, una maleza común, posee dos tipos de fotosíntesis en sus células: la vía C4 que permite eficiencia bajo altas temperaturas, y la vía CAM propia de suculentas adaptadas a desiertos y poca agua. Esto podría ayudar a idear nuevas formas para modificar cultivos agrícolas que soporten sequías prolongadas.
Yale University / 5 de agosto, 2022.- Investigadores de Yale describen en la revista científica Science Advances cómo la maleza ‘Portulaca oleracea‘, comúnmente conocida como verdolaga, integra dos vías metabólicas distintas para crear un nuevo tipo de fotosíntesis que permite a la mala hierba soportar la sequía sin dejar de ser altamente productiva.
«Se trata de una combinación muy rara de rasgos que ha creado una especie de ‘superplanta’, que podría ser potencialmente útil en tareas como la modificación genética de cultivos», afirma Erika Edwards, profesora de ecología y biología evolutiva de Yale y autora principal del estudio.
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Las plantas han desarrollado de forma independiente una serie de mecanismos distintos para mejorar la fotosíntesis, el proceso por el que las plantas verdes utilizan la luz solar para sintetizar nutrientes a partir del dióxido de carbono y el agua. Por ejemplo, el maíz y la caña de azúcar desarrollaron lo que se denomina fotosíntesis C4, que permite a la planta seguir siendo productiva bajo altas temperaturas.
Las suculentas, como los cactus y los agaves, poseen otro tipo llamado fotosíntesis CAM, que les ayuda a sobrevivir en desiertos y otras zonas con poca agua. Tanto la C4 como la CAM tienen funciones diferentes, pero utilizan la misma vía bioquímica para actuar como «complementos» de la fotosíntesis normal.
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Lo que hace única a la verdolaga es que posee ambas adaptaciones evolutivas, lo que le permite ser altamente productiva y también muy tolerante a la sequía, una combinación improbable para una planta. La mayoría de los científicos creían que el C4 y el CAM funcionaban de forma independiente en las hojas de la verdolaga.
Sin embargo, el equipo de Yale, dirigido por los coautores y becarios postdoctorales José Moreno-Villena y Haoran Zhou, llevó a cabo un análisis espacial de la expresión génica en las hojas de la verdolaga y descubrió que la actividad C4 y CAM están totalmente integradas. Operan en las mismas células, y los productos de las reacciones CAM son procesados por la vía C4. Este sistema proporciona niveles inusuales de protección para una planta C4 en tiempos de sequía.
Los investigadores también construyeron modelos de flujo metabólico que predijeron la aparición de un sistema integrado C4+CAM que refleja sus resultados experimentales.
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Los autores afirman que la comprensión de esta nueva vía metabólica podría ayudar a los científicos a idear nuevas formas de diseñar y modificar cultivos como el maíz para que puedan soportar sequías prolongadas.
«En términos de diseñar un ciclo CAM en un cultivo C4, como el maíz, todavía hay mucho trabajo por hacer antes de que eso pueda ser una realidad», explica Edwards. Pero lo que hemos demostrado es que las dos vías pueden integrarse eficazmente y compartir productos. El C4 y la CAM son más compatibles de lo que habíamos pensado, lo que nos hace sospechar que hay muchas más especies C4+CAM ahí fuera, esperando a ser descubiertas».