La sequía está provocando grandes pérdidas de cultivos en muchas regiones del mundo y el cambio climático amenaza con empeorar
El metabolismo del ácido crasuloide (también conocido como fotosíntesis CAM) es una vía de fijación de carbono que ha evolucionado en algunas plantas como una adaptación a los climas secos.
En plantas que utilizan la fotosíntesis CAM, los estomasLas hojas permanecen cerradas durante el día para reducir la evapotranspiración (en otras palabras, la evaporación del agua). Sin embargo, se abren por la noche para recolectar dióxido de carbono, lo que les permite difundir malato (ácido málico) hacia las células del mesófilo. Por la noche, el CO2 se almacena en la vacuola como ácido málico de cuatro carbonos y durante el día se transporta a los cloroplastos, donde se convierte nuevamente en CO2. Este dióxido de carbono luego se utiliza durante la fotosíntesis. El CO2 previamente recogido se concentra alrededor de la ribulosa bifosfato carboxilasa (enzima RubisCO). Simplemente aumenta la eficiencia de la fotosíntesis. Este mecanismo de metabolismo ácido se descubrió por primera vez en plantas de la familia Crassulaceae. La especie de Crassula más famosa en Rusia es la Crassula, que recibió el sobrenombre de “árbol del dinero”.
Los científicos han utilizado un enfoque de modelado matemático sofisticado para estudiar los efectos de incorporar la fotosíntesis SAM en varias plantas.
La autora principal, Nadine Töpfer, quien realizó estetrabajando durante su mandato como Ph.D. Marie-Curie con el grupo del profesor Lee Sweetlowe en Oxford, dijo: “La simulación es una herramienta poderosa para explorar sistemas complejos y proporciona conocimientos que pueden ayudar en la investigación de campo y de laboratorio. Creo que nuestros resultados servirán de inspiración para los investigadores que buscan transferir las propiedades de ahorro de agua de las plantas CAM a otras especies ".
Usando simulación de alto rangotemperaturas y condiciones de humedad relativa, los autores del estudio preguntaron: ¿La fotosíntesis CAM o los métodos alternativos de ahorro de agua serían más productivos en entornos donde normalmente se cultivan cultivos que utilizan la fotosíntesis C3?
Descubrieron que la capacidad de vacío de la hojaes el principal factor que limita la eficiencia del uso del agua durante la fotosíntesis CAM. También encontraron que las condiciones ambientales dan forma a la ocurrencia de varias fases del ciclo CAM. El modelado matemático permitió identificar un ciclo CAM alternativo, que incluye la isocitrato deshidrogenasa mitocondrial como un factor potencial de fijación inicial de carbono por la noche.
Sus resultados mostraron no solo queEl potencial de ahorro de agua de la fotosíntesis CAM depende en gran medida del medio ambiente (siendo el medio diurno más importante que el nocturno). También señalaron que los regímenes metabólicos alternativos distintos del ciclo CAM natural pueden ser beneficiosos en determinadas condiciones. Por ejemplo, en días más cortos con temperaturas menos extremas. Los hallazgos de los científicos ayudarán a la humanidad a prepararse para el cultivo de alimentos en climas cada vez más cálidos y secos.
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