Estudo mostra que a expressão transgênica de fatores rubisco aumenta a fotossíntese e a tolerância ao frio no milho
Milho crescendo na estufa do Instituto Boyce Thompson. Crédito:Instituto Boyce Thompson O milho é uma das culturas mais cultivadas no mundo e é essencial para a segurança alimentar global. Mas, tal como outras plantas, o seu crescimento e produtividade podem ser limitados pela lenta actividade da Rubisco, a enzima responsável pela assimilação de carbono durante a fotossíntese.
Em um estudo recente publicado no Journal of Experimental Botany , cientistas do Boyce Thompson Institute (BTI) demonstraram uma abordagem promissora para aumentar a produção de Rubisco, melhorando assim a fotossíntese e o crescimento geral das plantas.
O estudo envolveu a expressão transgênica de três proteínas principais, o Fator de Acumulação Rubisco 2 (Raf2) e as subunidades grandes e pequenas da Rubisco. Ao superexpressar essas proteínas, os pesquisadores aumentaram o conteúdo de Rubisco, aceleraram a assimilação de carbono e aumentaram a altura das plantas no milho.
“Nossas descobertas demonstram o potencial de modificação da montagem da Rubisco para melhorar a produtividade das culturas”, disse Kathryn Eshenour, pesquisadora do BTI e primeira autora do estudo. “Ao alterar a expressão destas proteínas, podemos desbloquear a capacidade do milho de fotossintetizar de forma mais eficiente e crescer de forma mais robusta, mesmo sob condições ambientais desafiadoras”.
A equipe de pesquisa descobriu que Raf1 e Raf2, embora atuando em etapas diferentes da montagem da Rubisco, poderiam aumentar de forma independente a abundância da Rubisco e o desempenho da planta. Isto abre possibilidades para melhorias adicionais, empilhando as características, levando potencialmente a uma capacidade fotossintética ainda maior.
Curiosamente, as plantas transgénicas também mostraram maior resiliência ao stress de frio, um desafio ambiental comum que pode afectar gravemente o rendimento das colheitas. Os investigadores observaram que estas plantas mantiveram taxas fotossintéticas mais elevadas durante a exposição ao frio e recuperaram mais rapidamente depois de o stress ter diminuído.
A abordagem inovadora da equipe oferece possibilidades interessantes para outras culturas. Muitos alimentos básicos com vias fotossintéticas semelhantes às do milho, como o sorgo, o milho-miúdo e a cana-de-açúcar, poderiam potencialmente beneficiar da abordagem utilizada neste estudo, levando a melhorias na eficiência e rendimento fotossintético.
“Esta tecnologia promissora é uma das várias usadas para melhorar a fotossíntese em plantas cultivadas”, disse David Stern, professor do BTI e principal autor do estudo. "Ao continuarmos a explorar os meandros da montagem da Rubisco e da sua regulamentação, podemos melhorar esta parte de um kit de ferramentas muito necessário para melhorar a fotossíntese numa ampla gama de culturas."
À medida que a segurança alimentar continua a ser uma questão premente e os impactos das alterações climáticas se intensificam, a necessidade de culturas mais produtivas e adaptáveis nunca foi tão grande. Esta investigação destaca o potencial transformador das soluções baseadas na ciência das plantas na abordagem aos desafios globais, exemplificando o compromisso do BTI em moldar um futuro onde a agricultura prospere, a biodiversidade seja preservada e a humanidade beneficie de um mundo mais saudável e sustentável.
