La fotosíntesis, ese proceso mediante el cual las plantas transforman la energía lumínica del sol en energía química, es la piedra angular de la vida en el planeta Tierra. Esta “maquinaria” biológica no solo sustenta el crecimiento vegetal, sino que también alimenta la base de la pirámide trófica, lo que permite la existencia de casi todas las formas de vida terrestre. En un esfuerzo por elevar este proceso a nuevas alturas, investigadores platenses y de la Universidad de Manchester en el Reino Unido desarrollan estrategias para incrementar la tolerancia al estrés en las plantas, con un rediseño de la fotosíntesis.
En las últimas décadas, la noción de ‘rediseñar’ la fotosíntesis captó la atención de la comunidad científica. Este enfoque implica la manipulación de los componentes moleculares y fisiológicos de la fotosíntesis con objetivos ambiciosos: mejorar la captación de luz, maximizar la conversión energética y aumentar la fijación de carbono. Uno de los protagonistas de esta investigación es la oxidasa terminal plastídica (PTOX), una proteína que juega un papel crucial en la protección de los fotosistemas de la fotoinhibición bajo condiciones de alta presión de excitación lumínica.
Recientemente, en un estudio publicado en la prestigiosa revista Nature Communications por el equipo liderado por el profesor Giles Johnson de la institución británica, se arrojó luz sobre el rol fotoprotector de la PTOX. Es que, en efecto, al utilizar líneas mutantes de Arabidopsis thaliana, el equipo demostró que las alteraciones en las membranas tilacoidales de los cloroplastos durante la aclimatación a estreses ambientales pueden inducir la actividad de la PTOX.
En tanto, Pablo Ignacio Calzadilla, miembro del equipo e investigador del Instituto de Fisiología Vegetal (INFIVE), dependiente de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales y Facultad de Ciencias Naturales (UNLP- CONICET), explicó que “al incrementar la proximidad de PTOX con el fotosistema II (PSII), la transferencia de electrones entre ambos se favorece. Así, esta proteína puede actuar como sumidero de electrones del PSII frente a condiciones de estrés y reducir la probabilidad de fotoinhibición”.
La doctora Paula Muñoz Roldan, quien lidera el proyecto en Manchester, detalló los próximos pasos de la investigación: “Basándonos en los resultados obtenidos previamente, decidimos modificar genéticamente la localización cloroplástica de PTOX para manipular su capacidad fotoprotectora. Nuestro objetivo es desarrollar plantas más resilientes frente a condiciones ambientales adversas, como la salinidad, sequía y frío”.
En el laboratorio del profesor Johnson, estas estrategias están siendo evaluadas en diferentes especies de cultivos de importancia agronómica. El equipo ya ha desarrollado plantas de Arabidopsis con PTOX en regiones específicas de las membranas tilacoidales y actualmente están siendo sometidas a estrés para evaluar su capacidad de aclimatación y respuesta.
Este avance es crucial en un contexto donde la población mundial sigue creciendo exponencialmente y los eventos climáticos extremos son cada vez más frecuentes. “Necesitamos cultivos de mayor rendimiento y calidad, pero utilizando menos recursos. Para alcanzar este paradigma debemos generar una nueva revolución verde. Nosotros creemos que la fotosíntesis es la clave”, subrayó Johnson.
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