Projecte H2020 GAIN4CROPS: Reconfiguració de la fotorespiració utilitzant vies naturals i sintètiques per augmentar de manera sostenible el rendiment dels cultius
- Tipus Projecte
- Estat Firmado
- Execució 2020 -2026
- Pressupost assignat 8.014.100,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte GAIN4CROPS
Millorar la productivitat dels cultius és un objectiu cada cop més important per satisfer les necessitats d'aliments i combustibles d'una població mundial en creixement que s'enfronta a la incertesa del canvi climàtic.
La fotosíntesi és un determinant principal del rendiment dels cultius. Durant aquest procés, les plantes fixen (assimilen) el diòxid de carboni atmosfèric (CO2) per generar compostos orgànics i, per tant, biomassa. La fotorespiració és un procés a les plantes superiors durant el qual fixen oxigen (O2) en lloc de CO2 quan el CO2 és baix. Consumeixen O2 i alliberen CO2 sense produir ATP ni sucre, cosa que redueix la producció de CO2 fixat i biomassa.
El projecte GAIN4CROPS, finançat amb fons europeus, treballa per minimitzar les ineficiències de la fotorespiració i així impulsar la productivitat dels cultius. Per això, l'equip està dissenyant vies metabòliques sintètiques altament eficients per augmentar dràsticament la fixació de carboni.
La fotorespiració (reciclar la producció d'oxigenació de Rubisco, 2-fosfoglicolat (2PG), de tornada al cicle de Calvin) és un procés ineludible a les plantes actuals, que dissipa energia i allibera CO2. La fotorespiració redueix l'eficiència d'assimilació de CO2 i, per tant, el rendiment de biomassa, un 30% i representa un objectiu principal per millorar la productivitat agrícola, com es va demostrar en diversos estudis recents. Tot i això, l'enginyeria de rutes de fotorespiració alternatives fins ara es limita a vies que alliberen CO2, cosa que deixa espai per a millores addicionals considerables. Una altra oportunitat per reduir les ineficiències de la fotorespiració és minimitzar-la dissenyant el metabolisme C4, que serveix com una bomba de carboni que augmenta les concentracions de CO2 a prop de Rubisco.
GAIN4CROPS té com a objectiu augmentar la productivitat de les plantes utilitzant estratègies noves per minimitzar les ineficiències de la fotorespiració. GAIN4CROPS seguirà un enfocament gradual, començant per dissenyar bombes de carboni naturals i culminant amb la introducció de vies metabòliques sintètiques altament eficients que poden augmentar dràsticament la fixació de carboni.
En primer lloc, dissenyarem un cultiu de C3 per operar la bomba de carboni C3-C4 natural, augmentant la fixació de carboni i requerint modificacions anatòmiques menys complexes que el metabolisme de C4 i utilitzant únicament edició del genoma i encreuaments amplis. Aquest pas serveix com un enfocament conceptualment nou i natural cap a l'enginyeria del metabolisme C4.
En segon lloc, GAIN4CROPS desenvoluparà variants de bombes de carboni C3-C4 sintètiques més eficients que es basen en el transport intercel·lular eficaç d'aspartat o malat conservant alhora els recursos cel·lulars.
Per acabar, basant-se en el metabolisme C3-C4, GAIN4CROPS explorarà dues rutes innovadores de derivació de la fotorespiració que, en lloc d'alliberar CO2, fixen carboni inorgànic, contribuint així directament a la fixació de carboni. GAIN4CROPS servirà com a full de ruta de recerca i innovació per assolir un rendiment fotosintètic similarment superior en una àmplia gamma de cultius C3.
- HEINRICH-HEINE-UNIVERSITAET DUESSELDORF (UDUS)
Projectes relacionats
