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Oct 08, 2023

Niveles crecientes de CO2 dan como resultado cultivos menos nutritivos

Por Cell Press 19 de noviembre de 2022 Los niveles elevados de CO2 dificultan la

Por Cell Press 19 de noviembre de 2022

Los niveles elevados de CO2 dificultan que las plantas obtengan los minerales necesarios para crecer y proporcionar alimentos nutritivos.

Los niveles elevados de CO2 causan deficiencia de minerales en las plantas, lo que resulta en cultivos menos nutritivos.

For years, one of the only possible bright sides of increasing levels of atmospheric carbon dioxide (CO2) seen by scientists is enhanced photosynthesisPhotosynthesis is how plants and some microorganisms use sunlight to synthesize carbohydrates from carbon dioxide and water." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> fotosíntesis. Después de todo, las plantas usan dióxido de carbono para la fotosíntesis, por lo que se esperaba que los niveles más altos del gas de efecto invernadero condujeran a plantas más productivas. Sin embargo, este efecto puede ser menor de lo esperado porque los niveles elevados de CO2 dificultan que las plantas obtengan los minerales necesarios para crecer y proporcionar alimentos nutritivos. Así lo explican científicos del Instituto de Ciencias Vegetales de Montpellier en Francia en una revisión publicada el 3 de noviembre en la revista Trends in Plant Science.

"Dos nutrientes principales que son esenciales para la nutrición humana pueden verse afectados por este fenómeno. El primero son las proteínas construidas a partir de nitrógeno. El segundo es el hierro". —Alain Gojón

"Hay muchos informes en la literatura que muestran que los niveles de CO2 esperados para fines del siglo XXI conducirán a una menor concentración de nitrógeno en la mayoría de las plantas, lo que afectará principalmente el contenido de proteínas en los productos vegetales", dice el primer autor Alain Gojon. . "Es muy importante comprender por qué el cultivo de plantas con niveles elevados de CO2 tiene un efecto tan negativo en el contenido de proteínas de la mayoría de los cultivos básicos y en el futuro de los alimentos". Gojon es el director de investigación del Instituto Nacional de Investigación para la Agricultura, la Alimentación y el Medio Ambiente de Francia.

Plants use photosynthesis to incorporate CO2 into sugars that they derive their energy from. However, photosynthesis does not provide plants with the key minerals they need to grow. For most plants, these minerals, such as nitrogen, phosphorus, and iron, are picked up from the soil through their root systems. Nitrogen is particularly important as it is a key building block for the amino acids<div class="cell text-container large-6 small-order-0 large-order-1"><div class="text-wrapper"><br />Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.<br /></div></div>" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">aminoácidos que las plantas usan para producir proteínas.

Una deficiencia de nitrógeno no solo significa que una planta tendrá dificultades para desarrollar sus tejidos, sino que también proporcionará menos nutrición a los humanos. "Lo que está claro es que la composición de nutrientes de los principales cultivos utilizados en todo el mundo, como el arroz y el trigo, se ve afectada negativamente por la elevación de CO2. Esto tendrá un fuerte impacto en la calidad de los alimentos y la seguridad alimentaria mundial", dice el autor correspondiente Antoine. Martin, investigador del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia.

"Dos nutrientes principales que son esenciales para la nutrición humana pueden verse afectados por este fenómeno", agrega Gojon. "La primera son las proteínas construidas a partir de nitrógeno. En los países en desarrollo, esto puede ser un gran problema, porque muchas dietas en estos países no son ricas en proteínas y las plantas cultivadas con niveles elevados de CO2 pueden tener entre un veinte y un treinta por ciento menos de proteínas. La segunda es hierro. La deficiencia de hierro ya afecta a aproximadamente 2 mil millones de personas en todo el mundo".

Más allá de los sistemas alimentarios mundiales, el estado mineral reducido de las plantas debido al aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera puede conducir a un ciclo de retroalimentación negativa para mitigar el cambio climático. "El sumidero de carbono terrestre asociado con la fotosíntesis mejorada puede verse limitado si la mayor parte de la vegetación es deficiente en nitrógeno y otros minerales, lo que puede evitar cualquier aumento adicional de la captura de CO2 de la atmósfera", dice Gojon.

"Nos gustaría entender realmente los mecanismos que son responsables de los efectos negativos del CO2 elevado en la composición mineral de las plantas", dice Martin. "Por ejemplo, actualmente estamos explorando la variación genética natural detrás de estos efectos negativos, que podrían usarse posteriormente para mejorar el valor nutricional de los cultivos en una atmósfera futura de CO2".

Referencia: "La disminución de la nutrición mineral de las plantas bajo el aumento del CO2: aspectos fisiológicos y moleculares de un mal trato" por Alain Gojon, Océane Cassan, Liên Bach, Laurence Lejay y Antoine Martin, 3 de noviembre de 2022, Trends in Plant Science.DOI: 10.1016 /j.tplants.2022.09.002

This work was supported by the I-Site MUSEThe Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) is a panoramic integral-field spectrograph on ESO's Very Large Telescope in Chile. It operates in the visible wavelength range and helps astronomers reveal objects that cannot be found in imaging surveys." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MUSE, el CNRS a través del programa interdisciplinario PRIME del MITI y el departamento BAP del INRAE.