Mejorar el rendimiento de las plantas es una manera de reducir el déficit de alimentos en el mundo. “Necesitamos poder aumentar la productividad sin incrementar la demanda de recursos, especialmente en términos de agua”, afirma el profesor Steve Long, de la Universidad de Illinois, Estados Unidos.
Un aspecto del crecimiento de las plantas que no ha experimentado una mejora significativa es la eficacia con la que una planta convierte la radiación solar en biomasa a través de la fotosíntesis. Long dice que la fotosíntesis en cultivos como el trigo y la soja, apenas ha mejorado en décadas. Lidera un proyecto cuyo objetivo es modificar genéticamente las plantas para aumentar sus rendimientos merced a mejorar su capacidad de fotosíntesis. La eficiencia de este proceso en los cultivos agrícolas está muy por debajo del máximo teórico, pero ha sido difícil influir en ella gracias a la naturaleza compleja del proceso: hay más de 100 pasos, codificados por aún más genes, lo que da millones de combinaciones potenciales.
Gemelo digital
El profesor Long y su equipo han utilizado potentes computadoras para construir un gemelo digital del proceso de fotosíntesis. El software está capacitado para identificar aquellas opciones que realizarán las mayores mejoras. “Luego los introdujimos en cultivos, y si eso da como resultado una mejora en el invernadero, lo llevamos a nuestro campo experimental y lo probamos en un entorno del mundo real”, sostiene el especialista.
Ya hay resultados prometedores. Las modificaciones en el mecanismo de la fotosíntesis en las plantas de soja han resultado en mejoras del rendimiento de más del 20% en ambientes controlados, y ahora se están llevando a cabo pruebas de campo.
Uno de los objetivos del trabajo es modificar la forma en que las plantas responden a los cambios en los niveles de luz. El equipo ha estado trabajando con tres genes que codifican proteínas del ciclo de las xantofilas. Esto ocurre cuando las hojas pasan de la luz a la sombra, lo que impide que la planta absorba más luz de la que puede utilizar. Sin embargo, este proceso puede tardar varios minutos, y los cambios genéticos del proyecto referido significan que las plantas pueden adaptarse a las variaciones en los niveles de luz más rápidamente.
No están solos
Otros equipos de todo el mundo también están intentando impulsar la fotosíntesis. Wild Bioscience, una empresa derivada de la Universidad de Oxford, Inglaterra, está trabajando para mejorar la proporción de cada hoja que puede realizar la fotosíntesis, aumentando la expresión de un gen que se encuentra en las plantas silvestres.
El proceso implica una biología computacional sofisticada: “Lo que estamos haciendo es intentar aplicar ingeniería inversa a las mejoras de la fotosíntesis que existen en la naturaleza, para que podamos copiarlas en los cultivos”, dice el cofundador Ross Hendron.
Hendron explica que ese gen ya está en el genoma del trigo, pero en el lugar equivocado. “Entonces, cuando queremos mejorar este proceso particular en esta parte de la planta, lo que tenemos que hacer es oprimir un interruptor y activar ese gen en esa ubicación”.
Otro ejemplo es un gen encontrado en el maíz que ayuda a la planta a realizar lo que se conoce como fotosíntesis C4, una forma particularmente eficiente de fotosíntesis que también se encuentra en el mijo; Wild Bioscience lo ha activado en el trigo.
La empresa está trabajando en trigo, soja y maíz, y ha logrado aumentos de más del 20% en la biomasa de semillas, estando actualmente en evaluación a campo. Estas plantas podrían estar disponibles comercialmente alrededor de 2030.
Con cautela
La regulación de los cultivos editados genéticamente y transgénicos difiere de un país a otro, siendo la Unión Europea la que tiene las normas más estrictas. Los activistas han luchado durante mucho tiempo contra la introducción de cultivos transgénicos y también se resisten a los cultivos editados genéticamente.
Fuente: BBC