SENZA FOTORESPIRAZIONE 55% DI FOTOSINTESI IN PIU’

Approccio bioingegneristico di un'Università cinese per per far crescere la resa del 27%

Anche i cinesi lavorano sulla fotosintesi. Come stanno facendo gli americani in Illinois (leggi l’articolo) si utilizza la bioingegneria per aumentare la fotosintesi nelle piante di riso: questo potrebbe far crescere la resa del 27%, secondo uno studio pubblicato il 10 gennaio sulla rivista Molecular Plant. L’approccio, chiamato bypass GOC, arricchisce le cellule vegetali con CO2 che altrimenti andrebbe persa attraverso un processo metabolico chiamato fotorespirazione. Le piante geneticamente ingegnerizzate in campo sono più verdi e più grandi e mostravano maggiore efficienza e produttività fotosintetica. Xin-Xiang Peng della South China Agricultural University di Guangzhou, in Cina spiega che questo studio potrebbe avere un impatto importante su questo problema.

La bioingegneria in campo risicolo si concentra sulla fotosintesi, il processo biochimico in cui CO2 e acqua vengono convertite in O2 e zuccheri ricchi di energia che alimentano la crescita delle piante, e un modo per aumentare la fotosintesi è bypassare la fotorespirazione, un processo dipendente dalla luce in cui viene prelevato O2 e rilasciato CO2. Il costo della fotorespirazione è enorme. L’abolizione della fotorespirazione potrebbe comportare un aumento fino al 55% della fotosintesi, ponendo la fotorespirazione al centro nel tentativo di migliorare l’efficienza e la resa fotosintetici. Tuttavia la maggior parte degli esperimenti sono stati condotti utilizzando il modello di organismo di Arabidopsis, osservato in ambiente controllato, con scarsa illuminazione e di breve durata.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato una strategia per dividere la CO2 dalla fotorespirazione alla fotosintesi. Hanno convertito  una molecola chiamata glicolato, che viene prodotta tramite fotorespirazione, in CO2 utilizzando tre enzimi di riso: glicolato ossidasi, ossalato ossidasi e catalasi. Per distribuire il bypass GOC, nome attribuito in conseguenza dell’utilizzo dei tre enzimi, i ricercatori hanno introdotto i geni che codificano l’enzima in cloroplasti di riso – organelli in cui la fotosintesi avviene nelle cellule vegetali.

La velocità fotorespiratoria è stata soppressa del 18%-31% rispetto alla norma e il tasso fotosintetico netto è aumentato del 15%-22%, principalmente da due a più alte concentrazioni di CO2 cellulare utilizzate per la fotosintesi. Le piante erano sempre più verdi e più grandi, con un peso netto in superficie che era del 14%-35% più alto. Inoltre, i grani di amido sono cresciuti di dimensioni del 100% e aumentati in numero per cella del 37%. Nella stagione di semina primaverile, la produzione di cereali è migliorata dal 7% al 27%.

I ricercatori ora hanno in programma di ottimizzare le prestazioni degli impianti ingegnerizzati sul campo. Vorrebbero anche applicare lo stesso approccio ad altre colture. «Le nostre piante ingegnerizzate – spiega uno dei ricercatori – potrebbero essere impiegate in aree più grandi dopo ulteriori valutazioni da parte di ricercatori indipendenti e agenzie governative. Sebbene non ci aspettiamo che questo approccio sia influenzato da queste piante, sia la qualità nutrizionale che il gusto devono essere valutati in modo completo da laboratori indipendenti e agenzie governative». Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation del China Science and Technology Project della città di Guangzhou.

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