El Centro de Ciencias Vegetales de Danforth liderará un proyecto de investigación multiinstitucional para mejorar el uso del agua en los cultivos bioenergéticos
7 diciembre 2022 
Ivan Baxter, Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth
Investigador principal Iván Baxter, PhD, miembro, Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth, conducirá un período de cinco años, $16 millones proyecto multiinstitucional profundizar la comprensión de la eficiencia en el uso del agua (EUA) en el sorgo, un cultivo bioenergético versátil. El proyecto, financiado por el programa Diseño de Biosistemas para Permitir la Producción Segura de Biocombustibles, Bioproductos y Biomateriales de Próxima Generación del Departamento de Energía de EE. UU., se centrará en un enfoque de ingeniería integrado que aprovecha la fisiología, la genética, la genómica, la ingeniería genómica, la biología sintética y el modelado de las plantas. .
El agua es una limitación importante para la producción de cultivos. El movimiento del agua desde el suelo a través de los tallos y las hojas y hacia el aire mueve los nutrientes hacia arriba de la planta. El riego de cultivos consume 80% del uso global de agua dulce. “Para ser económicamente viables y tener beneficios ambientales, los cultivos utilizados para la producción de bioenergía deben cultivarse donde el suministro de agua sea insuficiente o demasiado inconsistente para apoyar la producción de cultivos alimentarios tradicionales”, dijo Baxter.
Rendimientos de cultivos bioenergéticos, tales como Sorgo bicolor, se han incrementado a través de la cría y la mejora de la agronomía. Sin embargo, la cantidad de biomasa producida para una determinada cantidad de uso de agua se ha mantenido constante.
Junto a Baxter como colaboradores en este proyecto están Jennifer Brophy y José Dinneny, PhD, Universidad de Stanford; Asaph Cousins, PhD, Universidad Estatal de Washington; Andrew Leakey, PhD, Universidad de Illinois, Champaign-Urbana; Albert Kausch, PhD, Universidad de Rhode Island; Todd Mockler, PhD, Centro Danforth; Sue Rhee, PhD, Institución Carnegie para la Ciencia; y Dan Voytas, PhD, Universidad de Minnesota. El equipo se centrará en tres puntos de control principales de la producción limitada en agua: mayor adquisición de agua disponible por parte de las raíces, menor uso de agua a través de los poros que las plantas usan para intercambiar agua y CO2y mejorar la asimilación del carbono fotosintético. El trabajo dentro del consorcio tiene como objetivo identificar los principales cuellos de botella que afectan a cada uno de estos procesos y abordarlos mediante enfoques de ingeniería.
El equipo trabajará en paralelo con sorgo y una planta modelo estrechamente relacionada, Setaria viridis, que es más pequeño y de más rápido crecimiento para permitir pruebas rápidas. En ambas especies se utilizará la genética, la genómica y la bioinformática para identificar nuevos genes que puedan afectar a los puntos de control. Se desarrollarán enfoques de biología sintética para controlar cuándo y dónde se expresan los genes en la planta, y se usarán modelos para determinar los mejores enfoques. Se utilizarán nuevos enfoques de transformación de plantas para acelerar los ciclos de evaluación, pasando rápidamente de la idea a la implementación. “La combinación de ciclos de 'diseño-construcción-prueba-aprendizaje' con estudios paralelos de modelos y especies de cultivos permitirá iteraciones experimentales rápidas, lo que conducirá a mejoras más rápidas y sustanciales en la eficiencia del uso del agua en las materias primas bioenergéticas”, dijo Baxter.
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