Uno de los grandes desafíos y, posiblemente, el Santo Grial – de la investigación de plantas en la actualidad es un intento de mejorar la eficiencia fotosintética de las plantas. Sorprendentemente, la ruta fotosintética fundamental, que es la última pieza de bioquímica utilizada por todas las plantas para incorporar ('fijar') dióxido de carbono en moléculas orgánicas como azúcares para el crecimiento de la planta y las necesidades energéticas, la llamada fotosíntesis C3 – no es tan eficiente como podría ser.

Una de las razones de su tasa de conversión comparativamente baja de la energía solar en energía química almacenada dentro de las moléculas orgánicas es el fenómeno de fotorrespiración. Cualquier otra cosa este proceso puede lograr 'desperdicia' algunos de los compuestos fotosintéticos producidos de manera costosa y reduce efectivamente la eficiencia general del proceso. Muchas plantas han logrado superar el problema de la fotorrespiración mediante la 'ingeniería' bioquímica que aumenta la concentración de CO2 dentro de las células de la planta para suprimir la fotorrespiración. Tales botánicos - Plantas C4 como el maíz y la caña de azúcar, son por lo tanto más eficientes, es decir, más productivas, que las plantas C3. ¿No sería genial si las plantas C3 pudieran 'convertirse' en plantas C4?

Sí (por ejemplo este vídeo y este vídeo ). Especialmente porque, en comparación con las plantas C3, Las plantas C4 funcionan mejor en condiciones más cálidas (que es probable que prevalezcan a medida que el clima continúa cambiando a nivel mundial y entrar en calor), y son más eficientes en el uso del agua – un recurso que es probable que escasee en el futuro.

En general, el desafío de convertir plantas C3 en C4 ha parecido extremadamente desalentador y requiere la adición de muchos genes, con la consiguiente alteración de la estructura, la fisiología y las vías bioquímicas, para que sea efectivo. Sin embargo, debido a los posibles impulsos a la producción agrícola, esto se ha visto como extremadamente deseable y una forma importante de aumentar la productividad de los cultivos y, por lo tanto, ayudar a aliviar la escasez mundial de alimentos presente y futura.

Sin embargo, trabajar por parimalano rangan et al. sugieren que este estado de cosas deseado podría no solo estar ya aquí, sino también que puede haber estado escondido a simple vista todo el tiempo. Al observar los genes específicos de la fotosíntesis C4, el equipo demuestra la existencia de una vía C4 en el grano en desarrollo ("semilla") de trigo (Triticum aestivum presumiblemente, aunque no se indica explícitamente en el documento...). Esta vía C4 está ausente en las hojas de trigo, por lo que siempre se ha considerado que este cereal es un verdadero especie C3. Además, los cloroplastos de los granos exhiben dimorfismo [presencia de dos tipos estructurales claramente diferentes] que corresponde a los cloroplastos del mesófilo y las células de la vaina del haz en las hojas de las plantas clásicas C4, como el maíz.

Podría decirse que la presencia de la supuesta capacidad total de C4, aunque en una parte especializada de la planta, sugiere que puede que no sea tan difícil "fomentar" su expresión en otras partes de la planta, como las hojas. Pero, una pregunta obvia que debemos hacernos ahora es, si el trigo ya está usando la fotosíntesis C4 en sus granos: que puede contribuir hasta el 42% de la fotosíntesis total de la oreja – ¿Cuánto podemos impulsar aún más la fotosíntesis total de este cereal, si es que lo hacemos?

Examinando el arroz (Oryza sativa – un cereal que es famoso por proporcionar la mayor ingesta de calorías durante aprox. la mitad de la población mundial – Wei Jun Shen et al. demostrar que al menos algunas de las propiedades fotosintéticas similares a C4 están presentes en las células mesófilas de las nervaduras medias de las hojas de esta hierba que de otro modo sería C3. Sería interesante saber qué tipo de fotosíntesis se produce en los granos de arroz.

En conjunto, estas dos revelaciones sugieren que la fotosíntesis C4 puede ser una propiedad latente dentro de los cereales que simplemente espera un 'despertar', lo que quizás no sea un desafío tan desalentador como la introducción a gran escala de la vía C4 nuevamente...

[Ed. – y vale la pena recordarnos que el descubrimiento de la variante C4 de la fotosíntesis fue publicado hace 50 años por hal escotilla y roger holgura, de ahí su nombre más completo de Hatch-Slack Pathway. Para una perspectiva histórica y futura de esta brillante parte de la bioquímica botánica, consiga Reseña de Darwin de Robert Furbank. Para una evaluación actualizada de las dimensiones evolutivas y taxonómicas de este fabuloso fenómeno fotosintético fitológico, recomendamos Reseña de Darwin de Rowan Sage. Y para un estudio interesante sobre cómo la fotosíntesis C4 impulsa el crecimiento al alterar la fisiología, la asignación y el tamaño, consulte Rebecca Atkinson et al.]