Projecte HORITZÓ EUROPA METACAM: Flexibilitat metabòlica en sequera: Aprofitament de Portulaca per definir principis de disseny per a una via combinada C4-CAM

L'augment de les onades de calor i la sequera està afectant greument la capacitat dels cultius per retenir aigua i capturar CO2 durant la fotosíntesi, cosa que resulta en reduccions globals de la producció. Un dels enfocaments més prometedors per millorar la producció agrícola en condicions d'estrès és modificar sintèticament la capacitat fotosintètica de les plantes.

A la natura, alguns llinatges han desenvolupat mecanismes com la fotosíntesi C4 i el metabolisme àcid de les crasul·làcies (CAM) per afrontar alguns d'aquests aspectes. Mentre que les espècies C4 són extremadament eficients a la fixació de CO2, però vulnerables a sequeres severes, les plantes CAM són menys productives, però molt capaces d'afrontar períodes de sequera significatius. Dissenyar un sistema conjunt C4-CAM que utilitzi les característiques del CAM per combatre la sequera, alhora que es basa en el poder del C4 pot ser un punt d'inflexió per augmentar la resiliència dels cultius. Durant dècades, la coexistència de C4 i CAM es va considerar incompatible a la natura. Una excepció a la regla es troba al gènere Portulaca, on les espècies C4 poden activar el CAM durant la sequera. Tot i l'enorme potencial de bioenginyeria de Portulaca, els facilitadors moleculars que permeten l'existència de C4-CAM en aquest clado continuen sent difícils d'assolir. Estudis filogenètics i morfològics previs a Portulaca indiquen que l'anatomia foliar combinada de C4 (anatomia de Kranz) i CAM (suculència) podria ser el principal facilitador de C4-CAM.

Mitjançant la combinació d'estudis anatòmics, metabolòmica cel·lular específica i genòmica amb biologia sintètica, el meu objectiu és identificar els determinants moleculars bàsics de l'interruptor C4-CAM a Portulaca i aprofitar aquest coneixement per transferir les característiques anatòmiques de CAM a espècies C4 fora de Portulaca com a prova de principi. Això asseurà les bases per a noves rondes d'enginyeria per aconseguir un interruptor C4-CAM completament funcional. METACAM proporcionarà un salt qualitatiu en la nostra comprensió de com es poden dissenyar, construir i integrar vies metabòliques incompatibles en organismes multicel·lulars, cosa que és àmpliament aplicable a l'enginyeria de cultius.