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Un equipo de científicos ha identificado un gen en los árboles de álamo que mejora la fotosíntesis y estimula el crecimiento, abriendo la puerta a una mayor captura de carbono y producción de biomasa. Este hallazgo, publicado en Developmental Cell, fue producto de una colaboración entre el Centro para la Innovación en Bioenergía y Bioproductos Avanzados de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y el Centro para la Innovación en Bioenergía del Laboratorio Nacional Oak Ridge, EE.UU..
La fotosíntesis es el motor de la vida vegetal, y los cloroplastos son las estructuras celulares responsables de este proceso. En ellos, la proteína Rubisco captura el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, transformándolo en la energía química que impulsa el crecimiento de las plantas. Durante décadas, los científicos han explorado maneras de aumentar la concentración de Rubisco para mejorar los rendimientos agrícolas y la absorción de CO2.
«Históricamente, muchos estudios se han centrado en la fotosíntesis en condiciones estables, donde todo se mantiene constante. Sin embargo, esto no refleja el entorno real de un campo, donde la luz varía constantemente», explicó Steven Burgess, profesor asistente de biología integrativa en Illinois. En los últimos años, la atención se ha desplazado hacia los procesos dinámicos de la fotosíntesis, que son cruciales para entender el rendimiento en condiciones de cultivo reales.
Los investigadores centraron su estudio en el álamo, una especie de rápido crecimiento y clave para la producción de biocombustibles y bioproductos. Analizaron unas 1.000 muestras de árboles en parcelas experimentales al aire libre, evaluando sus características físicas y su genoma mediante un estudio de asociación de genoma completo (GWAS, por sus siglas en inglés).
Entre los genes identificados, uno destacó por su singularidad: BOOSTER. Este gen, exclusivo del álamo, contiene una secuencia que se originó en el genoma del cloroplasto, aunque está presente en el genoma nuclear. Los experimentos revelaron que BOOSTER incrementa el contenido de Rubisco y la actividad fotosintética, lo que resulta en plantas más altas y con mayor biomasa.
En condiciones de invernadero, los árboles de álamo que expresaban mayores niveles de BOOSTER alcanzaron un 37% más de altura, lo que implicó un aumento significativo en la biomasa por planta. Para evaluar su potencial más allá de esta especie, los científicos insertaron BOOSTER en Arabidopsis, una planta modelo. Los resultados fueron igualmente alentadores: mayor biomasa y un incremento en la producción de semillas.
Primer paso emocionante. Aunque estos son experimentos a pequeña escala, si logramos reproducir los resultados a gran escala, este gen tiene el potencial de aumentar la producción de biomasa en cultivos,» afirmó Burgess.
Los próximos pasos en la investigación incluirán pruebas en otros cultivos bioenergéticos y alimentarios. Los científicos estudiarán cómo BOOSTER impacta en diferentes condiciones de cultivo a largo plazo, evaluando su eficacia y estabilidad. Además, continuarán explorando otros genes identificados en el estudio GWAS que podrían contribuir a mejorar los rendimientos agrícolas.
Este descubrimiento podría tener implicancias significativas para la bioeconomía, al ofrecer una herramienta biotecnológica que no solo aumentaría la producción de biomasa para biocombustibles y bioproductos, sino que también contribuiría a mitigar el cambio climático mediante la captura de carbono. Aunque queda mucho por investigar, BOOSTER representa un avance notable en el camino hacia una agricultura más sustentable y eficiente.
BioEconomia.info
