Un equipo de la Universidad de Illinois ha diseñado papas para que sean más resistentes al calentamiento global, mostrando un aumento del 30% en la masa del tubérculo en condiciones de ola de calor. Esta adaptación puede brindar mayor seguridad alimentaria a las familias que dependen de las papas, ya que estas son a menudo las mismas áreas donde el cambio climático ya ha afectado varias temporadas de cultivo.
“Necesitamos producir cultivos que puedan soportar olas de calor más frecuentes e intensas si queremos satisfacer la necesidad de alimentos de la población en las regiones con mayor riesgo de reducción de los rendimientos debido al calentamiento global”, dijo Katherine Meacham-Hensold, directora del proyecto científico de Lograr una mayor eficiencia fotosintética (RIPE) en Illinois. “El aumento del 30% en la masa de tubérculos observado en nuestros ensayos de campo muestra la promesa de mejorar la fotosíntesis para permitir cultivos preparados para el clima”.
Meacham-Hensold dirigió este trabajo para RIPE, un proyecto de investigación internacional que tiene como objetivo aumentar el acceso mundial a los alimentos mediante el desarrollo de cultivos alimentarios que conviertan la energía del sol en alimentos de manera más eficiente. RIPE recibió apoyo de 2017 a 2023 de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación para la Investigación sobre la Alimentación y la Agricultura y el Ministerio de Asuntos Exteriores, la Commonwealth y el Desarrollo del Reino Unido y actualmente cuenta con el apoyo de Bill y Melinda Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One).
La fotorrespiración es un proceso fotosintético que, según se ha demostrado, reduce la absorción de carbono y, por lo tanto, el rendimiento de los cultivos de soja, arroz y hortalizas hasta en un 40 %. La fotorrespiración se produce cuando la Rubisco reacciona con una molécula de oxígeno en lugar de CO2, lo que ocurre alrededor de 25% del tiempo y aún con mayor frecuencia en altas temperaturasLas plantas deben entonces utilizar una gran cantidad de energía para metabolizar el subproducto tóxico causado por la fotorrespiración (glicolato). Energía que podría haberse utilizado para un mayor crecimiento.
Miembros anteriores del equipo RIPE habían demostrado que al agregar dos nuevos genes, la glicolato deshidrogenasa y la malato sintasa, a las vías de una planta modelo, Podrían mejorar la eficiencia fotosintética.La nueva genética metabolizó la toxina (glicolato) en el cloroplasto, el compartimento de la hoja responsable de la fotosíntesis, en lugar de tener que trasladarla a otras regiones de la célula.
Estos ahorros de energía generaron ganancias de crecimiento en un cultivo modelo, que el equipo actual esperaba que se tradujera en un aumento de masa en su cultivo alimentario. No solo vieron una diferencia, sino también los beneficios, publicado recientemente en Global Change Biology, se triplicaron en condiciones de olas de calor, que se están volviendo más frecuentes e intensas a medida que avanza el calentamiento global.
En lugar de marchitarse por el calor, las patatas modificadas produjeron un 30% más de tubérculos que las patatas del grupo de control, aprovechando al máximo su mayor termotolerancia a la eficiencia fotosintética.
“Otra característica importante de este estudio fue la demostración de que nuestra ingeniería genética de la fotosíntesis que produjo estos aumentos de rendimiento no tuvo impacto en la calidad nutricional de la papa”, dijo Don Ort, Profesor Robert Emerson de Biología Vegetal y Ciencias de Cultivos y Director Adjunto del proyecto RIPE. “La seguridad alimentaria no se trata solo de la cantidad de calorías que se pueden producir, sino que también debemos considerar la calidad de los alimentos”.
Se necesitan ensayos de campo en múltiples ubicaciones para confirmar los hallazgos del equipo en diferentes entornos, pero los resultados alentadores en las patatas podrían significar que se podrían lograr resultados similares en otros cultivos de tubérculos como la yuca, un alimento básico en los países del África subsahariana que se espera que se vean fuertemente afectados por el aumento de las temperaturas globales.
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Meacham-Hensold, K., Cavanagh, AP, Sorensen, P., South, PF, Fowler, J., Boyd, R., Jeong, J., Burgess, S., Stutz, S., Dilger, RN, Lee, M., Ferrari, N., Larkin, J. y Ort, DR (2024), Acortar la fotorrespiración protege la fotosíntesis y el rendimiento del tubérculo de la papa contra el estrés de las olas de calor. Global Change Biology, 30: e17595. https://doi.org/10.1111/gcb.17595
Un artículo de comentario de fácil lectura que contextualiza esta investigación está disponible aquí: https://doi.org/10.1111/gcb.17609
