Estudio encuentra que el maíz, junto a otros cultivos, no logra adaptarse a la mayor concentración de CO2

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La bioeconomía como modelo de desarrollo industrial sostenible

El enfoque de la bioeconomía se ha instalado como una de la formas más eficaces para contrarrestar los efectos del calentamiento global, causante del cambio climático, y a la vez, contribuir al desarrollo de las naciones. Fundamentalmente, en aquellas donde la agricultura y sus encadenamientos productivos están más desarrollados.
 
 

A través de la fotosíntesis, las plantas convierten el dióxido de carbono en biomasa. La lógica nos dice que más dióxido de carbono debería impulsar mayores rendimientos en la producción de cultivos. Sin embargo, una nueva revisión de la Universidad de Illinois muestra que algunos cultivos, incluido el maíz, están adaptados a un entorno preindustrial y no pueden distribuir sus recursos de manera efectiva para aprovechar el mayor CO2 del ambiente, producto del aumento de su concentración en la atmósfera provocada por la emisión de combustibles fósiles.

La mayoría de las plantas (incluidas la soja, el arroz, la colza y todos los árboles) son denominadas C3 porque primero fijan el CO2 en un carbohidrato que contiene tres átomos de carbono. El maíz, el sorgo y la caña de azúcar pertenecen a un grupo especial de plantas conocido como C4, llamado así porque primero fijan CO2 en un carbohidrato de cuatro carbonos durante la fotosíntesis. En promedio, los cultivos C4 son un 60 por ciento más productivos que los cultivos C3.

Cuando los cultivos se siembran en ambientes con niveles elevados de CO2, como los que se proyectan a futuro, la investigación muestra que los cultivos C3 pueden volverse más productivos, mientras que algunos experimentos sugieren que los cultivos C4 no serían más productivos. «Como científicos, tenemos que pensar en varios pasos para anticipar cómo se verá la Tierra dentro de cinco a 30 años, y cómo podemos diseñar cultivos para que funcionen bien en esas condiciones», dijo Charles Pignon, ex investigador postdoctoral en Illinois. «Decidimos que una revisión de la literatura y un análisis retrospectivo de las limitaciones bioquímicas en la fotosíntesis podrían darnos una idea de por qué los cultivos C4 podrían no responder y cómo podríamos alterar esto».

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La revisión de la literatura, publicada en Plant, Cell & Environment, fue apoyada por Water Efficient Sorghum Technologies (WEST), un proyecto de investigación con el objetivo de desarrollar cultivos bioenergéticos que produzcan más biomasa con menos agua. Contó con el financiamiento de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía. (ARPA-E).

El equipo reunió un conjunto de datos de mediciones de fotosíntesis de 49 especies C4, incluidos los cultivos que podrían revelar limitaciones fotosintéticas. El patrón constante que surgió fue que a niveles bajos de CO2, muy por debajo de lo que habrían experimentado las plantas antes de la revolución industrial, la fotosíntesis de C4 estaba limitada por la actividad de la enzima que fija el CO2. Sin embargo, a los niveles actuales de CO2, la fotosíntesis de C4 está limitada por la capacidad de proporcionar la molécula de tres carbonos que acepta el cuarto CO2.

«Este hallazgo es análogo a una línea de ensamblaje de automóviles donde el suministro de motores está superando el suministro de chasis para aceptarlos», dijo el coautor Stephen Long, profesor de la cátedra Stanley O. Ikenberry de biología vegetal y ciencias de cultivos. «Necesitamos diseñar estas plantas para equilibrar mejor sus recursos en una o ambas de las dos formas».

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En primer lugar, los autores sugieren que los cultivos C4 deben reducir la cantidad de enzimas utilizadas para fijar el CO2 y reinvertir los recursos ahorrados para producir más molécula aceptadora de CO2.

En segundo lugar, deben restringir el suministro de CO2 a la hoja, reduciendo el número de poros (estomas) en la superficie de la misma. «Reducir el CO2 dentro de la hoja volvería a optimizar la bioquímica, sin reducir la tasa de fotosíntesis, y con menos estomas, se perdería menos agua, por lo que estamos aumentando la eficiencia del uso del agua en el cultivo», dijo Long.

El proyecto WEST concluyó en 2019. Estos cambios propuestos para los cultivos C4 ahora se están llevando a cabo a través del Centro de Innovación Avanzada de Bioenergía y Bioproductos (CABBI), que cuenta con el apoyo del Departamento de Energía.

 
 
 
 
 

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