Una población mundial en crecimiento y los cambios en las preferencias dietéticas hacia los alimentos de origen vegetal significan que la producción de cultivos deberá aumentar considerablemente en las próximas décadas. El crecimiento y el rendimiento de los cultivos están limitados en última instancia por el suministro de carbohidratos de la fotosíntesis del dosel. Los esfuerzos para mejorar la fotosíntesis de los cultivos a menudo se centran en aumentar la tasa de fotosíntesis de las hojas por unidad de entrada, principalmente agua, luz y nitrógeno. Sin embargo, la fotosíntesis en toda la escala del dosel depende no solo de la tasa por unidad de entrada, sino también de las contribuciones de las hojas con niveles de luz y contenido de nitrógeno muy variables. Aunque la inversión óptima de nitrógeno debe ser más o menos proporcional a la cantidad de luz que recibe cada hoja, las plantas tienden a invertir menos en las hojas iluminadas por el sol en la parte superior del dosel y a invertir demasiado en las hojas más bajas y más sombreadas. Esto puede representar una oportunidad para la mejora de cultivos. Las simulaciones sugieren que la ganancia de carbono del dosel podría incrementarse sin aportes adicionales si los perfiles de fotosíntesis del dosel se ajustaran para que coincidieran con los óptimos teóricos. Sin embargo, se sabe poco sobre la variabilidad hereditaria en la optimización de la distribución de recursos fotosintéticos entre genotipos de especies de cultivos.
En nuestro estudio recientemente publicado en AoBP, Examinamos, por primera vez, si la subóptima diferencia difiere dentro de las especies de cultivos, midiendo la captura de luz y la capacidad fotosintética en las hojas bandera y penúltima en 160 genotipos de trigo cultivados en el campo. Esto se logró utilizando sensores de luz hechos a medida, PARbars y un sistema de intercambio de gases fotosintéticos de "alto rendimiento" con ocho cámaras de hojas, OCTOflux. Usando estas herramientas, encontramos una amplia variación en la optimización de la distribución de nitrógeno fotosintético en la población. Esto se debió principalmente a la variación en la capacidad de las plantas para mover el N de las hojas penúltimas a las banderas a medida que se desarrolla el dosel. El análisis preliminar de asociación de todo el genoma identificó nueve asociaciones sólidas de marcador y rasgo con este rasgo, que deberían validarse en trabajos futuros en otros entornos y/o materiales vegetales. Creemos que la selección de una distribución de nitrógeno menos subóptima en los programas de fitomejoramiento podría aumentar significativamente la fotosíntesis del dosel (hasta en un 5 % en nuestras simulaciones) y, a su vez, aumentar el potencial de rendimiento de los cultivos. Nuestros resultados también respaldan la evidencia reciente de que los esfuerzos para mejorar la fotosíntesis de los cultivos deben mirar más allá de la hoja bandera y considerar la heterogeneidad dentro del dosel.
Lo más destacado del investigador
William (Tam) Salter creció en Escocia y obtuvo una licenciatura en Ciencias Ecológicas de la Universidad de Edimburgo en 2011. Se mudó a Australia en 2012 para realizar un doctorado en ecofisiología vegetal en la Universidad de Sydney. Tam fue nombrada posdoctorado en un proyecto de Asociación Internacional de Rendimiento de Trigo con el A/Prof Tom Buckley en 2016 y actualmente ocupa un puesto de becaria de investigación posdoctoral con la Prof. Margaret Barbour en la Escuela de Ciencias Ambientales y de la Vida y el Instituto de Agricultura de Sydney en la Universidad. de Sídney. Es el editor de redes sociales de AoBP y disfrutó de la oportunidad de finalmente escribir sobre su propio trabajo para Botany One.
Tam es un ecofisiólogo de plantas interesado en identificar los rasgos fenotípicos de las plantas que podrían ser útiles para la futura seguridad alimentaria y la resiliencia de los ecosistemas ante el cambio climático. Ha trabajado con plantas nativas de Australia, así como con importantes especies de cultivos. También está interesado en el desarrollo de nuevas herramientas y técnicas científicas para comprender las características de las plantas que no se han estudiado en el pasado.
