Plantas de ingeniería para la resiliencia climática

El cambio climático afecta qué tipo de especies de plantas podemos cultivar, así como también cómo y dónde podemos hacerlo. Un nuevo conjunto de artículos en la revista de acceso abierto PLOS Biology explora los desafíos gemelos de diseñar plantas para la resiliencia climática y un mayor potencial de secuestro de carbono. Pamela Ronald y Joanna Clark, editoras de biología de PLOS, brindan un resumen editorial, y los detalles sobre los otros documentos se pueden encontrar a continuación.

Para enfrentar los desafíos agrícolas causados ​​por el cambio climático y una población en crecimiento, necesitamos mejorar la producción de cultivos. Esta perspectiva de los líderes de la industria, incluida Catherine Foyer, exige más y mejores asociaciones público-privadas para acelerar los descubrimientos en la investigación de cultivos.

¿Cómo podemos alimentar de manera sostenible a nuestra creciente población a medida que cambia el clima? Esta perspectiva de Megan Matthews argumenta que mediante la ingeniería de la fotosíntesis para aumentar la captura de carbono, podemos mitigar el cambio climático y aumentar la producción de alimentos.

A medida que el cambio climático afecta los patrones climáticos y la salud del suelo, la productividad agrícola puede caer drásticamente. La biología sintética podría usarse para aumentar la resiliencia climática en las plantas y crear la próxima generación de cultivos, si el público lo aprueba, según este artículo de Jennifer Brophy.

El microbioma en los suelos de las tierras de cultivo se puede manipular para acelerar el secuestro de carbono en el suelo. Esta perspectiva de Noah Ferrer sugiere cómo se podría lograr esto y describe los pasos generales necesarios para desarrollar, implementar y validar tales estrategias basadas en la microbiota.

De todas las especies de cultivos, el arroz tiene el mayor potencial genético para la adaptación al cambio climático, y las accesiones de los bancos de germoplasma han sido fundamentales para el desarrollo de cultivares mejorados de arroz tolerantes al estrés. Esta página comunitaria de Kenneth McNally destaca nuevas herramientas y recursos del Instituto Internacional de Investigación del Arroz para acelerar la identificación y diseminación de genes que confieren resiliencia al cambio climático.

Nuestra comprensión básica del ciclo del carbono en la biosfera sigue siendo cualitativa e incompleta, lo que inhibe nuestra capacidad para diseñar nuevas soluciones eficaces para el cambio climático. ¿Cómo tratamos de diseñar lo desconocido? Este artículo de Patrick Shih sugiere que las principales contribuciones de la biología sintética de plantas para abordar el cambio climático no radicarán en proporcionar genotipos deseables sino en permitir la comprensión predictiva necesaria para diseñar genotipos específicos en primer lugar.

Las especies cultivadas tienen una diversidad genética reducida en relación con sus parientes silvestres más cercanos. Preservar los ricos recursos genéticos proporcionados por los parientes silvestres de cultivos y evitar variantes dañinas y contribuciones genéticas desadaptativas es un desafío importante para la mejora continua de cultivos. Este artículo de Jeffrey Ross-Ibarra apoya el uso de cultivares tradicionales como mediadores entre los parientes silvestres y los cultivares modernos para aumentar la diversidad genética en los cultivos.

A medida que cambia el clima, también cambiará la relación entre los humanos y las plantas que usamos como alimento, medicina, refugio, combustible y ropa. Cambiará qué, cómo y dónde cultivamos plantas, al igual que las tensiones bióticas y abióticas potenciales a las que se enfrentan las plantas cultivadas. Esta colección de artículos explora estrategias para ayudar a las plantas a adaptarse al cambio climático, incluidas técnicas de reproducción antiguas y modernas, ingeniería del genoma, biología sintética e ingeniería del microbioma.

Referencia de la revista:

1. Clark J, Ronald BC (2023) Ingeniería de plantas para el cambio climático. PLoS Biol 21 (7): e3002243. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002243
2. Feuillet C, Eversole K (2023) Se necesita un enfoque integrado a nivel de sistemas para las asociaciones público-privadas para impulsar la innovación genética de cultivos. PLoS Biol 21 (7): e3002181. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002181
3. Matthews ML (2023) Fotosíntesis de ingeniería, la máquina de la naturaleza para el secuestro de carbono. PLoS Biol 21 (7): e3002183. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002183
4. Archibald BN, Zhong V, Brophy JAN (2023) Los formuladores de políticas, los ingenieros genéticos y el público en general pueden trabajar juntos para crear plantas resistentes al clima. PLoS Biol 21 (7): e3002208. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002208
5. Fierer N, Walsh CM (2023) ¿Podemos manipular el microbioma del suelo para mejorar el secuestro de carbono en las tierras de cultivo? PLoS Biol 21 (7): e3002207. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002207
6. McNally KL, Henry A (2023) Herramientas para usar el banco internacional de germoplasma de arroz para mejorar variedades resilientes al clima. PLoS Biol 21 (7): e3002215. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002215
7. Alamos S, Shih PM (2023) Cómo diseñar lo desconocido: avanzar en una comprensión cuantitativa y predictiva de la biología de plantas y suelos para abordar el cambio climático. PLoS Biol 21 (7): e3002190. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002190
8. Flint Garcia S, Feldman MG, Dembewolf H, Muriel BL, Ross Ibarra G (2023) Diamantes en las cosas no tan ásperas: diversidad de linajes silvestres oculta en genomas de cultivos. PLoS Biol 21 (7): e3002235. DOI: 10.1371/diario.pbio.3002235