Un estudio publicado en Science Advances ha presentado estrategias prometedoras para mejorar significativamente los rendimientos de los cultivos mediante la atención a la fotorespiración, un proceso metabólico que puede reducir la productividad hasta en un 36% en algunas variedades agrícolas. Investigadores de la Universidad de Groningen y de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, en el marco del proyecto GAIN4CROPS, han evaluado diversas vías alternativas que podrían ayudar a superar este importante obstáculo agrícola.
La fotorespiración ocurre cuando la enzima RuBisCO, esencial para la fotosíntesis, reacciona con oxígeno en lugar de con dióxido de carbono, lo que resulta en pérdidas sustanciales de carbono fijado y energía. Esta ineficiencia le cuesta al sector agrícola global miles de millones en productividad perdida cada año.
El profesor Heinemann, de la Universidad de Groningen, destacó: «Nuestro trabajo muestra que superar la fotorespiración a través de vías ingenierizadas puede proporcionar un beneficio dual: aumentar la fijación de carbono mientras se reducen las pérdidas de energía. Esto tiene implicaciones significativas para el desarrollo de cultivos que sean no solo más productivos, sino también mejor adaptados a un clima cambiante y a las crecientes demandas alimentarias globales».
Estrategias y hallazgos clave
El estudio utilizó modelos matemáticos avanzados para analizar doce vías alternativas diseñadas para eludir o optimizar la fotorespiración. Los investigadores clasificaron estas vías en función de sus capacidades de fijación de carbono y identificaron cuáles enfoques ofrecen las mayores mejoras potenciales en diferentes condiciones ambientales.
- Las vías alternativas de fijación de carbono mostraron el mayor potencial, ofreciendo hasta un 20% más de exportación de carbono en comparación con la fotorespiración convencional.
- La vía TaCo, desarrollada en otro proyecto llamado FutureAgriculture y actualmente utilizada en proyectos como GAIN4CROPS y CROP4CLIMA, demostró un potencial sustancial para mejorar los rendimientos.
- Factores ambientales como la intensidad de la luz y la disponibilidad de CO2 influyen significativamente en la efectividad de las diferentes vías.
- Las vías de fijación de carbono logran una productividad óptima tanto en condiciones de alta luz como en condiciones limitadas de CO2.
La investigación también proporciona nuevos insights que podrían ayudar a explicar observaciones experimentales anteriores y guiar futuros esfuerzos para ingenierizar cultivos con pérdidas de fotorespiración reducidas. El profesor Weber, coordinador del proyecto GAIN4CROPS desde la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, comentó: «Con la capacidad de ingenierizar de manera más racional vías alternativas de fotorespiración en cultivos adecuados e identificar sus condiciones óptimas de crecimiento, nuestro trabajo contribuirá a realizar el máximo impacto de estas vías para mejorar los rendimientos de los cultivos».
Los siguientes pasos incluyen la optimización adicional de las vías alternativas y su aplicación a cultivos con el mayor potencial de mejora en los rendimientos. Estos avances podrían desempeñar un papel crucial en la atención de retos globales como la seguridad alimentaria y la adaptación al cambio climático.
Más información: Edward N. Smith et al, Alternatives to photorespiration: A system-level analysis reveals mechanisms of enhanced plant productivity, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt9287
