Gli scienziati usano i computer per scoprire meglio la fotosintesi C4

Quando il Covid-19 ha chiuso il proprio laboratorio a marzo, un team dell’Università dell’Essex si è rivolto ad approcci computazionali per capire cosa rende alcune piante più adatte a trasformare la luce e l’anidride carbonica in resa attraverso la fotosintesi C4. Hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Frontiers of Plant Science. Esistono due tipi di fotosintesi: C3 e C4. La maggior parte delle colture alimentari dipende dalla fotosintesi C3 in cui il carbonio viene fissato nello zucchero all’interno delle cellule chiamate “mesofilla” dove l’ossigeno è abbondante. Tuttavia, l’ossigeno può ostacolare la fotosintesi. Le colture C4 hanno sviluppato cellule di guaina a fascio specializzato per concentrare l’anidride carbonica, il che rende la fotosintesi C4 fino al 60% più efficiente.

L’analisi degli scienziati sulla fotosintesi C4

In questo studio, gli scienziati volevano scoprire come le colture C4 sono in grado di esprimere diversi importanti enzimi all’interno delle cellule della guaina del fascio invece che nel mesofillo. “L’obiettivo finale è essere in grado di comprendere questi meccanismi in modo da poter migliorare la fotosintesi del C3 in colture alimentari come il fagiolo dall’occhio e la manioca da cui dipendono i piccoli agricoltori nell’Africa subsahariana per il cibo e il reddito delle loro famiglie”, ha affermato Chidi Afamefule, un ricercatore post-dottorato che lavora all’Essex.

Il team ha confrontato il DNA di quattro colture erbacee C3 (inclusi orzo e riso) e quattro colture erbacee C4 (inclusi mais e sorgo). Il loro obiettivo era identificare le regioni del DNA che potrebbero controllare l’espressione di quattro enzimi coinvolti nella fotosintesi. Questo studio è probabilmente il primo confronto dell’espressione di questi enzimi (SBPase, FBPase, PRK e GAPDH) nelle colture C3 e C4. “Sarebbe stato fantastico trovare un ‘regolatore principale’ che operi in tutti questi enzimi, ma non l’abbiamo trovato e sospettiamo che non esista”, ha detto Afamefule, che ha condotto lo studio dal suo appartamento durante il pandemia.

Invece, hanno scoperto che le colture C4 hanno diversi “attivatori” nel loro DNA che attivano l’espressione nella guaina del fascio e “repressori” che limitano l’espressione nel mesofillo. Sperano di poter utilizzare questo codice genetico per aiutare le colture C3 meno efficienti a fotosintetizzare meglio in futuro.

Foto di Eschtar M. da Pixabay