Con bioingeniería mejora la fotosíntesis y aumentar así el rendimiento de los cultivos de soja

Después de más de una década de trabajo, un equipo colaborativo dirigido por la University of Illinois ha alterado transgénicamente plantas de soja para aumentar la eficiencia de la fotosíntesis, lo que resulta en mayores rendimientos sin pérdida de calidad.

RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency) es un proyecto de investigación internacional que tiene como objetivo aumentar la producción mundial de alimentos mediante la mejora de la eficiencia fotosintética en cultivos alimentarios para pequeños agricultores en el África subsahariana, con el apoyo de la Bill & Melinda Gates Foundation, la Foundation for Food & Agriculture Research, y la U.K. Foreign, Commonwealth & Development Office del Reino Unido.

La fotosíntesis, el proceso natural que utilizan todas las plantas para convertir la luz solar en energía y rendimiento, es un proceso de más de 100 pasos. Por primera vez los investigadores de RIPE han demostrado que la bioingeniería multigénica de la fotosíntesis aumenta el rendimiento de un importante cultivo alimentario en ensayos de campo.

En este trabajo publicado recientemente en Science, el grupo mejoró la construcción VPZ dentro de la planta de soja para mejorar la fotosíntesis y luego realizó pruebas de campo para ver si aumentaba el rendimiento.

La construcción VPZ contiene tres genes que codifican proteínas del ciclo de la xantofila, que es un ciclo de pigmento que ayuda en la fotoprotección de las plantas. Este ciclo se activa a plena luz del sol permitiendo que las hojas disipen el exceso de energía.

Sin embargo, cuando las hojas están sombreadas (por otras hojas, nubes o el sol moviéndose en el cielo), esta fotoprotección debe apagarse para que las hojas puedan continuar el proceso de fotosíntesis con una reserva de luz solar. La planta tarda varios minutos en apagar el mecanismo de protección, lo que le cuesta a las plantas un tiempo valioso que podría haberse utilizado para la fotosíntesis.

La sobreexpresión de los tres genes de la construcción VPZ acelera el proceso, por lo que cada vez que una hoja pasa de la luz a la sombra, la fotoprotección se apaga más rápido. Las hojas obtienen minutos adicionales de fotosíntesis que, cuando se suman a lo largo de toda la temporada de crecimiento, aumentan la tasa fotosintética total.

Esta investigación ha demostrado que, a pesar de lograrse un aumento de más del 20 % en el rendimiento, el contenido de proteína de la semilla no cambió. Esto sugiere que parte de la energía adicional obtenida de la fotosíntesis mejorada probablemente se desvió a las bacterias fijadoras de nitrógeno en los nódulos de la planta.

Después de haber mostrado aumentos de rendimiento muy sustanciales tanto en el tabaco como en la soja, dos cultivos muy diferentes, sugiere que esto podría tener una aplicabilidad universal.

Este año se están realizando pruebas de campo adicionales de estas plantas de soja transgénica y se esperan los primeros resultados a principios de 2023. Mejorar el acceso a los alimentos y la sostenibilidad de los cultivos alimentarios en áreas empobrecidas son los objetivos clave del proyecto RIPE.