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Milho e outras culturas não são adaptadas para se beneficiar de níveis elevados de dióxido de carbono – ScienceDaily

Traduzido de Science Daily

Os Estados Unidos se retiraram do acordo climático de Paris mesmo como dióxido de carbono (CO2) os níveis continuam a subir. Por meio da fotossíntese, as plantas podem converter CO2 no desempenho. A lógica nos diz que mais CO2 deve impulsionar a produção agrícola, mas uma nova revisão da Universidade de Illinois mostra que algumas culturas, incluindo milho, são adaptadas a um ambiente pré-industrial e não podem alocar efetivamente seus recursos para aproveitar o CO adicional2.

A maioria das plantas (incluindo soja, arroz, canola e todas as árvores) são C3 porque fixam CO2 primeiro em um carboidrato que contém três átomos de carbono. Milho, sorgo e cana-de-açúcar pertencem a um grupo especial de plantas conhecido como C4, assim chamado porque primeiro fixa CO2 em um carboidrato de quatro carbonos durante a fotossíntese. Em média, as safras C4 são 60% mais produtivas do que as C3.

Quando as safras são cultivadas em altos níveis de CO2 que imitam as condições atmosféricas futuras, a pesquisa mostra que as safras C3 podem se tornar mais produtivas, enquanto alguns experimentos sugerem que as safras C4 não seriam mais produtivas em um nível de CO mais alto.2 mundo.

“Como cientistas, precisamos pensar vários passos à frente para prever como será a aparência da Terra daqui a cinco ou 30 anos, e como podemos projetar safras para um bom desempenho nessas condições”, disse Charles Pignon, ex-pesquisador de pós-doutorado em Illinois. . “Decidimos que uma revisão da literatura e uma análise retrospectiva das limitações bioquímicas na fotossíntese poderiam nos dar uma ideia de por que as culturas C4 podem não responder e como poderíamos alterar isso.”

A revisão da literatura, publicada em Planta, célula e meio ambiente, contou com o apoio da Water Efficient Sorghum Technologies (WEST), projeto de pesquisa que teve como objetivo desenvolver culturas bioenergéticas que produzam mais biomassa com menos água, com financiamento da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Energia (ARPA-E) .

A equipe montou um conjunto de dados de medições de fotossíntese de 49 espécies C4, incluindo culturas que poderiam revelar limitações fotossintéticas. O padrão consistente que emergiu foi aquele em baixo CO2 – bem abaixo do que as plantas teriam experimentado antes da revolução industrial – a fotossíntese do C4 foi limitada pela atividade da enzima que fixa o CO2. No entanto, no CO de hoje2 níveis, a fotossíntese C4 foi limitada pela capacidade de fornecer a molécula de três carbonos que aceita o quarto CO2.

“Esta descoberta é análoga a uma linha de montagem de automóveis onde o fornecimento de motores está ultrapassando o fornecimento de chassis para aceitá-los”, disse o co-autor Stephen Long, professor de Biologia Vegetal e Ciência de Culturas de Stanley O. Ikenberry. “Precisamos projetar essas plantas para equilibrar melhor seus recursos de uma ou ambas as maneiras.”

Em primeiro lugar, os autores sugerem que as culturas de C4 devem reduzir a quantidade de enzima usada para fixar o CO.2 e reinvestir os recursos economizados para fazer mais CO2 molécula aceitadora.

Em segundo lugar, eles devem restringir o fornecimento de CO2 na folha, reduzindo o número de poros (estômatos) na superfície da folha. “Reduzindo o CO2 dentro da folha, a bioquímica voltaria a ser otimizada, sem reduzir a taxa de fotossíntese, e com menos estômatos, menos água seria perdida, por isso estamos aumentando a eficiência do uso da água na lavoura ”, disse Long.

O projeto WEST foi concluído em 2019. Essas alterações propostas para as culturas C4 estão agora sendo realizadas por meio do Centro de Inovação em Bioenergia Avançada e Bioprodutos (CABBI), que é apoiado pelo Departamento de Energia.



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