El rol de la bioingeniería en el aumento del rendimiento de los cultivos

"Considerando el informe de la ONU, que establece que el estado de la seguridad alimentaria y la nutrición del mundo en el presente año ha ido empeorando y eclipsando todas las demás amenazas para salud mundial a escala, mientras que se encontró que en 2021 casi el 10% de la población mundial padece hambre, hace de mayor importancia los resultados del estudio de bioingeniería."
Por Clarisa Benavides
Ago 30, 2022

Tras una década de estudios, investigadores lograron su objetivo y han demostrado que la bioingeniería multigénica de la fotosíntesis aumenta el rendimiento de un importante cultivo alimentario en ensayos de campo. 

El trabajo fue realizado por un equipo colaborativo dirigido por la Universidad de Illinois, y consistió en la alteración transgénica de plantas de soya, con el fin de aumentar la eficiencia de la fotosíntesis, resultando en mayores rendimientos sin la pérdida de calidad.

Considerando el informe de la ONU, que establece que el estado de la seguridad alimentaria y la nutrición del mundo en el presente año ha ido empeorando y eclipsando todas las demás amenazas para salud mundial a escala, mientras que se encontró que en 2021 casi el 10% de la población mundial padece hambre, hace de mayor importancia los resultados del estudio de bioingeniería.

Siendo el objetivo del equipo obtener una mayor eficiencia fotosintética, se pretende ayudar al aumento de 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 Fundación Bill y Melinda Gates, Fundación para la Alimentación y la Agricultura. Research y la Oficina de Relaciones Exteriores, Commonwealth y Desarrollo del Reino Unido.

Amanda De Souza, investigadora del proyecto, comentó:

“El número de personas afectadas por la insuficiencia alimentaria continúa creciendo, y las proyecciones muestran claramente que debe haber un cambio en el nivel de suministro de alimentos para cambiar la trayectoria”



“Nuestra investigación muestra una forma eficaz de contribuir a la seguridad alimentaria de las personas que más lo necesitan, al mismo tiempo que evita que se pongan más tierras en producción. Mejorar la fotosíntesis es una gran oportunidad para obtener el salto necesario en el potencial de rendimiento”.

Siendo la fotosíntesis, un proceso natural de las plantas para convertir la luz solar en energía y rendimiento, pero con más de 100 pasos, hace ineficiente el trabajo de los investigadores.

Por lo tanto, mejoraron la construcción VPZ dentro de la planta de soja para mejorar la fotosíntesis y se realizaron pruebas de campo para conocer si sería mayor el rendimiento. 

La construcción VPZ contiene tres genes que codifican proteínas del ciclo de la xantofila (ciclo de pigmento que ayuda en la fotoprotección de las plantas). Al exponerse al sol, el ciclo se activa en las hojas para protegerlas del daño, y permite que disipen el exceso de energía. Sin embargo, cuando las hojas se encuentran bajo sombra, la fotoprotección se apaga para continuar el proceso de fotosíntesis con una reserva de luz solar. Este mecanismo de protección se lleva a cabo en varios minutos, representando tiempos de pérdida que se podrían utilizar para la fotosíntesis.

Considerando que la sobreexpresión de los tres genes de la construcción VPZ acelera el proceso, y que al pasar la hoja hacía la sombra, la fotoprotección se apaga más rápido; se obtienen minutos adicionales de fotosíntesis que sumados a lo largo de la temporada de crecimiento, aumentan la tasa fotosintética total. 

La investigación logró un aumento de más del 20% en el rendimiento, manteniendo  la calidad de la semilla y su contenido de proteína.

En base a la noticia anterior y con el libro de Piore (2018) “The Body Builders: Inside the Science of the Engineered Human”, que establece que el campo de “bioingeniería”, utilizado por científicos, médicos y, a veces, pacientes, ha permitido desbloquear la capacidad de recuperación de los cuerpos, e incluso mentes humanas, siendo algo que las generaciones anteriores sólo podían suponer que existía. Podemos concluir que el al modificar procesos como la fotosíntesis, se puede tener un alto impacto, optimizando los procesos, haciéndolos más eficaces, y en este caso, permitiendo resolver problemas actuales mediante la mejora de los rendimientos para aumentar la producción de alimentos en los principales cultivos.

Referencias:

Amanda P. De Souza, Steven J. Burgess, Lynn Doran, Jeffrey Hansen, Lusya Manukyan, Nina Maryn, Dhananjay Gotarkar, Lauriebeth Leonelli, Krishna K. Niyogi, Stephen P. Long. La fotosíntesis de la soja y el rendimiento de los cultivos mejoran al acelerar la recuperación de la fotoprotección. Ciencia , 2022; 377 (6608): 851 DOI: 10.1126/ciencia.adc9831

Piore, A. (2018). The Body Builders: Inside the Science of the Engineered Human (Reprint ed.). Ecco.

Clarisa Benavides

Clarisa Benavides

Escritora de Ciencia & Tecnología en The Bookish Man.
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