Un team dell’Università dell’Illinois ha modellato il miglioramento della fotosintesi attraverso la modifica degli enzimi e ha simulato la crescita della soia con condizioni climatiche realistiche, determinando fino a che punto i miglioramenti nella fotosintesi potrebbero comportare un aumento dei raccolti.
“Esiste una relazione complessa tra il miglioramento della fotosintesi e la resa effettiva, avere una fotosintesi più elevata non significa necessariamente avere una resa più elevata. Il rendimento della resa è fortemente influenzato dalle condizioni climatiche stagionali”, ha affermato Yufeng He, ricercatore post-dottorato presso l’Illinois, che ha guidato questo lavoro per un progetto di ricerca chiamato Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE). “Questo studio ha creato un ponte che collega la parte mancante tra i miglioramenti della fotosintesi e le rese più elevate su scala di campo”.
RIPE, che è guidata dall’Illinois, sta ingegnerizzando le colture per renderle più produttive migliorando la fotosintesi, il processo naturale che tutte le piante usano per convertire la luce solare in energia e raccolti. Questa ricerca RIPE è stata supportata dalla Bill & Melinda Gates Foundation, dalla Foundation for Food & Agriculture Research e dal Foreign, Commonwealth & Development Office del Regno Unito.
Lui ei suoi colleghi del Matthews Research Group hanno utilizzato il framework di modellazione BioCro per simulare i semi di soia nei campi dell’Illinois in condizioni di CO normali ed elevate2 condizioni, prestando particolare attenzione a due importanti parametri che influenzano il processo fotosintetico della chioma della pianta; Jmax e Vcmax. Volevano determinare l’effetto dell’aumento di questi processi fotosintetici a livello della chioma, piuttosto che solo a livello delle foglie, e determinare se gli effetti potessero portare a rese più elevate in una gamma di condizioni climatiche.
Il team ha scoperto che i rendimenti complessivi della fotosintesi delle piante e della biomassa dei baccelli (rendimenti) sono stati influenzati quando le piante sono state simulate in condizioni di CO elevate2 ambiente. Hanno anche scoperto che le correlazioni tra l’aumento della fotosintesi e l’aumento della resa dipendevano dalle condizioni climatiche nelle diverse fasi della crescita della soia. I loro risultati sono stati recentemente pubblicati in Ricerca sulle colture di campo.
“Ci sono state prove che dimostrano che la fotosintesi può essere migliorata modificando alcuni enzimi, ma la maggior parte di questi studi è stata condotta solo osservando gli impatti su scala fogliare o gli impatti di un numero limitato di prove sul campo e condizioni climatiche stagionali”, ha affermato Megan. Matthews, Assistant Professor presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Illinois e Principal Investigator della ricerca. “Abbiamo studiato gli impatti delle condizioni climatiche stagionali a livello di campo sui miglioramenti della fotosintesi. Utilizzando input climatici realistici per eseguire i nostri modelli e mostrare come tali miglioramenti varierebbero con climi diversi”.
I prossimi passi per i ricercatori prevedono l’aggiunta di dati specifici da cultivar di piante africane e condizioni ambientali e l’incorporazione di modelli meccanicistici più dettagliati per applicare i risultati alla crescita delle colture nell’Africa subsahariana.
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