Una migliore fotosintesi per rendimenti superiori

Le piante utilizzano la fotosintesi per convertire il biossido di carbonio e l’acqua in carboidrati tramite l’energia fornita dalla luce. In questo processo di fissazione del carbonio, è centrale l’enzima denominato RuBisCo, evolutosi per la prima volta 3,5 miliardi di anni fa nei batteri fotosintetici.

Per fissare il carbonio, molte piante coltivate (tra cui grano, orzo, riso, soia e patate) utilizzano il RuBisCo in una via inefficiente, denominata fotosintesi C3. Le piante erbacee evolutesi più di recente, come il mais, hanno alterato la struttura e la biochimica delle loro foglie per servirsi del RuBisCo nella via più efficiente della fotosintesi C4.

Il progetto 3TO4 (“3to4: Converting C3 to C4 photosynthesis for sustainable agriculture”), finanziato dall’UE, si propone di trasferire questi tratti efficienti C4 nelle colture ad uso alimentare ed energetico. Tale risultato è raggiungibile alterando geneticamente lo sviluppo fogliare, la biologia cellulare e le vie biochimiche nelle piante C3, ma i ricercatori devono innanzitutto comprendere meglio C4.

Hanno iniziato a sviluppare un modello dettagliato dell’intero processo della fotosintesi C4, anche i modi e i tempi di sintesi dei carboidrati. Sono state identificate le differenze genetiche tra piante C3 e C4, anche quelle che controllano lo sviluppo di tessuti specifici che consentono alle piante C4 di fissare con maggiore efficienza il carbonio.

I ricercatori hanno anche identificato modifiche agli enzimi che risultano vitali per la fotosintesi C4, nonché geni regolatori che controllano la produzione di prodotti genici associati a C4. Si stanno servendo di queste informazioni per integrare alcuni componenti della via C4 nelle colture C3, con lo scopo finale di creare colture C4 completamente nuove.

L’introduzione delle caratteristiche della fotosintesi C4 in colture C3 dovrebbe migliorare i rendimenti, ridurre i terreni necessari per la coltivazione e consentire alle colture di sopportare condizioni di siccità. Attraverso l’erogazione di formazione a giovani ricercatori, la costruzione di capacità di ricerca europea e il coinvolgimento dei soggetti interessati del settore, 3TO4 rappresenterà anche una solida base per la ricerca sulla fotosintesi sul lungo periodo.