Una mayor expresión de la enzima Rubisco aumenta el rendimiento en maíz
La introducción de copias extras de ciertos genes aumentó la biomasa y la resistencia al frío de las plantas de maíz
El maíz es una de las especies cultivadas más importantes del mundo, tanto por su valor nutricional, como por sus usos industriales. Sin embargo, su crecimiento y productividad pueden verse limitados por la lenta actividad en la planta de la enzima Rubisco, responsable de la fijación de más del 90 % del carbono inorgánico que se convierte en biomasa en la Tierra.
Esta enzima cataliza la reacción entre el dióxido de carbono (CO2) y la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP), el primer paso en el ciclo de Calvin o fase oscura de la fotosíntesis, donde se produce la glucosa. Sin embargo, la Rubisco también puede reaccionar con el oxígeno, un proceso llamado fotorrespiración, que es menos eficiente y puede ser perjudicial para la planta.
En un estudio reciente publicado en el Journal of Experimental Botany (2024), científicos del Boyce Thompson Institute (BTI) desarrollaron un método prometedor para mejorar la producción de la Rubisco, mejorando así la fotosíntesis y el crecimiento general de las plantas.
El estudio implicó la expresión transgénica de tres proteínas clave: el factor de acumulación 2 (Rubisco Accumulation Factor 2, Raf2), una chaperona indispensable para armar la holoenzima, y las subunidades grande (Large Subunit, LS) y pequeña (Small Subunit, SS) de la enzima. Los autores introdujeron, vía transformación nuclear, copias extras de los genes rbcL (LS) y rbcS (SS) junto con raf2. Luego evaluaron las líneas transgénicas Raf2-solo y Raf2 + LS + SS, comparándolas con testigos B73 en invernadero y cámaras de crecimiento.
Al colocar copias extra de estos genes y sobreexpresar las proteínas, los investigadores aumentaron el contenido de Rubisco, aceleraron la asimilación de carbono, aumentaron la resistencia al daño por frío y la altura de las plantas.
Esta modificación de la enzima Rubisco puede ser relevante para Argentina y Sudamérica. Aumentar Rubisco eleva la tasa de carboxilación, hoy ya limitante a 30-35 °C, hacia una mayor productividad en calor. Más enzima podría significar más rendimiento potencial sin ampliar superficie. La mayor tolerancia al frío puede ser estratégica para siembras tempranas y protegería a los lotes frente a eventos de heladas tardías. Los autores sugieren apilar Raf1 + Raf2 para sinergias, y lograrse así más de 40 % de aumento de Rubisco. El mismo paquete puede explorarse en sorgo y caña, claves en Tucumán y Brasil.
Restan aún ensayos a campo, ya que los eventos aún no se probaron a cielo abierto ni bajo estrés hídrico. Solo se usan genes propios del maíz, por lo que se evita introducir proteínas extrañas al metabolismo. Sin embargo, al ser transgénico nuclear, requiere dictamen de organismos reguladores.
Si Rubisco es limitante de la fotosíntesis, Raf2 + LS + SS amplían la actividad de forma directa. El resultado es un maíz que convierte mejor la luz y el CO₂ en biomasa y grano, con un extra de resistencia al frío. Un paso concreto hacia cultivos más productivos y preparados para un clima cambiante.
💡 Propuesta de alto impacto en la agricultura de la región, con aplicación potencial a otros cultivos C₄, como sorgo y caña de azúcar.