2014-09-21

Subject: Fotossíntese pirateada pode aumentar produção agrícola

 

Fotossíntese pirateada pode aumentar produção agrícola

 

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@ Nature/chain45154/Moment/Getty

É difícil encontrar falhas num processo que consegue criar alimento a partir da luz do sol, água e ar mas, para muitas plantas, há espaço para melhoria. Os investigadores deram um importante passo em direcção ao reforço da fotossíntese ao manipular geneticamente plantas com enzimas de cianobactérias, que aceleram o processo da conversão do carbono em açúcar.

Os resultados, publicados esta semana na revista Nature, ultrapassam uma barreira importante no aumento da produção vegetal, um objectivo que está a ganhar cada vez mais importância à medida que a população mundial cresce.

“Com a limitação da capacidade de utilização de terras para a agricultura, há um enorme interesse em tentar melhorar a produção das culturas mais importantes", diz Steven Gutteridge, investigador na divisão de protecção das culturas da agro-química DuPont em Newark, Delaware.

Os investigadores há muito que tentam aumentar a produção através da rubisco, a enzima que fixa o carbono atmosférico para a sua conversão em açúcar. A rubisco é possivelmente a proteína mais abundante no planeta e é responsável por até metade das proteínas solúveis encontradas numa folha.

Mas uma das razões para ser tão abundante é a sua ineficácia; as plantas produzem tanta rubisco, em parte, para compensar a sua baixa catálise. Alguns investigadores estimaram que a manipulação da rubisco e da concentração de dióxido de carbono à sua volta podia gerar um aumento de até 60% na produção de culturas como o arroz e o trigo.

A geneticista vegetal Maureen Hanson, da Universidade de Cornell em Ithaca, Nova Iorque, decidiu pedir emprestada uma rubisco mais rápida à cianobactéria Synechococcus elongatus.

Uma equipa incluindo Hanson e o fisiologista vegetal Martin Parry, da Rothamsted Research em Harpenden, Reino Unido, inseriu os genes bacterianos da rubisco no genoma do cloroplasto da planta do tabaco Nicotiana tabacum, um organismo modelo geralmente utilizado na investigação de engenharia genética. 

Em algumas das plantas os investigadores também inseriram uma proteína bacteriana que se pensa ajudar a formar a estrutura tridimensional correcta da rubisco. Noutras, acrescentaram uma proteína bacteriana que apoia estruturalmente a rubisco.

Ambas as linhagens de plantas do tabaco foram capazes de utilizar a rubisco bacteriana na sua fotossíntese e ambas converteram o CO2 em açúcar mais rapidamente do que as plantas de tabaco normais.

 

O trabalho fornece uma fundação importante para testar a hipótese de que uma rubisco mais rápida pode fornecer plantas mais produtivas, diz Donald Ort, botânico na Universidade do Illinois em Urbana–Champaign. Mas Hanson é rápida a salientar que a sua equipa precisa de fazer mais antes de a hipótese ser dada como provada.

Apesar de a rubisco bacteriana trabalhar mais rapidamente que a enzima da planta do tabaco, também é mais dada a desperdiçar energia ao reagir com o oxigénio em vez de com o CO2. As bactérias fotossintéticas ultrapassam este problema criando estruturas especializadas chamadas carboxissomas, que envolvem a enzima e a mantêm num ambiente rico em CO2, desencorajando as reacções desperdiçadas.

Sem carboxissomas as plantas geneticamente modificadas de Hanson, que também expressam menos rubisco que as plantas normais, terão que ser cultivadas em câmaras que artificialmente mantenham a concentração de CO2 elevada.

Há esperança, no entanto, que esta exigência possa ser ultrapassada brevemente. Em Junho a equipa de Hanson relatou a criação de plantas do tabaco capazes de criar estruturas semelhantes a carboxissomas. O próximo passo, diz Hanson, será tentar esta experiência em plantas que expressem a rubisco bacteriana.

Ort diz que talvez seja possível criar plantas do tabaco com carboxissomas funcionais algures nos próximos cinco anos.

 

 

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