Una forma de mejorar el rendimiento de los cultivos es mejorar la fotosíntesis, pero ¿cómo pueden hacer esto los científicos? Revisión de Alexandrina Stirbet y colegas el modelado matemático como herramienta para el estudio de la fotosíntesis, como parte de un número especial sobre Modelado Funcional-Estructural de Plantas en Annals of Botany.
“La fotosíntesis oxigénica es un proceso muy importante, no solo porque es la fuente de nuestro alimento, fibra y muchas sustancias útiles, sino también porque casi toda la vida en la Tierra depende de ella, ya sea directa o indirectamente”, escriben Stirbet y sus colegas. “Las plantas, las algas y las cianobacterias son fotosintetizadores oxigénicos que utilizan la energía de la luz para generar moléculas orgánicas [por ejemplo, glucosa (C6H12O6), azúcares, almidón] a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) y liberar oxígeno molecular (O2) a la atmósfera”.
Los autores siguen el proceso fotosintético, desde la luz que proporciona la energía para extraer hidrógeno del agua para agregarlo al dióxido de carbono, hasta la producción de metabolitos. En la revisión dan ejemplos de cómo el modelado ha ayudado a proporcionar información sobre cómo las plantas se adaptan a entornos cambiantes.
"A partir de los ejemplos discutidos en esta revisión, es evidente que los modelos dinámicos de fotosíntesis correctamente simplificados pero completos son adecuados para obtener información sobre cómo los organismos fotosintéticos se enfrentan a condiciones ambientales variables", escriben los autores. “De hecho, el modelado es un método muy eficiente para identificar parámetros morfológicos y fisiológicos importantes de un sistema biológico y encontrar sus valores óptimos. Además, al utilizar una mayor variedad de datos experimentales para verificar dichos modelos, las simulaciones pueden conducir a información mucho más significativa sobre los principios organizativos del aparato fotosintético, que también puede revelar formas y medios originales para mejorar la eficiencia fotosintética de los cultivos de plantas. …, además de ser de interés teórico. Además, los modelos de plantas a múltiples escalas (también conocidos como modelos de sistemas de plantas), que integran cuantitativamente procesos físicos, bioquímicos y fisiológicos en diferentes niveles organizacionales (por ejemplo, molecular, celular, órgano, planta, población o ecosistema), pueden predecir cambios fisiológicos. y las propiedades de crecimiento de las plantas más allá del metabolismo fotosintético, y representan el desafío futuro en el modelado de plantas”.
