Migliorare la fotosintesi potrebbe incrementare la resa delle colture fino al 40%. Lo rivela uno studio pubblicato sulla rivista Science dai ricercatori statunitensi dell’Università dell’Illinois di Urbana e dell’Agricultural Research Service del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (Usda), che hanno trovato il modo di “accorciare” il processo di fotorespirazione.
Le piante convertono la luce solare in energia attraverso la fotosintesi, ma nella maggior parte delle colture questo processo presenta un errore. Per trasformare l’anidride carbonica e l’acqua negli zuccheri necessari per la crescita della pianta, la fotosintesi si serve dell’energia solare e di un enzima, chiamato Rubisco, che nel corso dei millenni è diventato incapace di distinguere in modo affidabile tra le molecole di ossigeno e biossido di carbonio. Circa il 20% delle volte Rubisco afferra infatti l’ossigeno al posto del biossido di carbonio, producendo un composto fitotossico che dev’essere riciclato attraverso la “fotorespirazione”. Si tratta di un processo piuttosto costoso dal punto di vista energetico, che riduce drasticamente il potenziale rendimento delle colture.
“Potremmo nutrire fino a 200 milioni di persone in più con le calorie perse ogni anno nel Midwest degli Stati Uniti a causa della fotorespirazione – spiega Donald R. Ort, che ha coordinato lo studio -. Recuperare anche solo una parte di queste calorie in tutto il mondo potrebbe fare molto per soddisfare la rapida crescita del fabbisogno alimentare del 21° secolo, dovuta all’aumento della popolazione e alle diete ipercaloriche”.
Gli scienziati hanno quindi messo a punto una “scorciatoia fotorespiratoria” che potrebbe rendere le colture più produttive del 40%. Per riuscirci, sono partiti dall’osservare che la fotorespirazione normalmente segue un percorso complicato che attraversa tre compartimenti all’interno delle cellule vegetali. Gli studiosi hanno quindi progettato percorsi alternativi per reindirizzare questo processo, in modo da abbreviare significativamente il viaggio e risparmiare risorse sufficienti per aumentare la crescita delle piante. Hanno successivamente testato la soluzione di fotorespirazione ingegnerizzata in condizioni agronomiche reali nelle piantagioni di tabacco.
Dopo oltre due anni di studi sul campo, hanno scoperto che le piante modificate si sono sviluppate più velocemente, sono diventate più alte e hanno prodotto circa il 40% di biomassa in più, la maggior parte della quale è stata trovata in steli più grandi del 50%. Gli autori spiegano di aver testato il nuovo metodo sul tabacco perché è più facile da modificare e testare rispetto alle colture alimentari. Ma adesso stanno utilizzando i risultati ottenuti per aumentare la resa delle piante di soia, fagioli dall’occhio nero, riso, patate, pomodori e melanzane.
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