Houve muitos artigos excelentes sobre pesquisa interdisciplinar na interface entre biologia vegetal, matemática e ciência da computação antes do lançamento in silico Plantas (isP). Estamos entusiasmados com o fato de o isP abrigar esses tipos de artigos no futuro.

Mais de 3.5 bilhões de pessoas dependem do arroz para sobreviver e a produção futura deve aumentar para atender à demanda de uma população mundial crescente diante das mudanças climáticas. Muitas pesquisas foram feitas para aumentar a produção de arroz nas décadas anteriores. Uma abordagem de alto risco e alta recompensa foi realizada por o C₄ Projeto Arroz. Eles propõem melhorar a eficiência fotossintética do arroz, manipulando seu C atual₃tipo de maquinaria fotossintética para incluir componentes funcionais do C₄-tipo de via. Esta via é benéfica na medida em que concentra CO₂ perto do local de Rubisco, reduzindo assim a magnitude da fotorrespiração que desperdiça energia. Introdução de 'C₄' em arroz está previsto para aumentar a eficiência fotossintética em 50%, melhorar a eficiência do uso de nitrogênio e dobrar a eficiência do uso da água.

In seu novo papel, Bellasio e Farquhar usam um modelo bioquímico em nível de folha para simular a introdução de dois tipos de mecanismos de concentração de carbono, o 'C₂ lançadeira' e o mencionado C₄ complexo, em arroz. C₂ A fotossíntese é uma etapa intermediária chave na evolução do C₄ fotossíntese. O C₂ O mecanismo limita certas reações do ciclo fotorrespiratório às células da bainha do feixe, elevando assim o CO₂ no sítio da Rubisco. Seu modelo foi recentemente derivado para permitir uma transição perfeita entre todos os tipos fotossintéticos, exceto CAM, e incluiu submodelos de transporte de elétrons, bioquímicos, estequiométricos e estomáticos.

Os autores descobriram que, quando os orçamentos de energia foram contabilizados, C₄ fotossíntese foi desfavorável em alto CO₂ concentrações, baixo PPFD e baixas temperaturas, “fornecendo suporte teórico para décadas de observações ecofisiológicas”. Apesar da relativa simplicidade operacional, o engajamento de um C₂ shuttle sempre aumentou a taxa de assimilação, em relação ao C₃. Os autores concluem que o desenvolvimento de C₂ arroz deve ser perseguido não C₄ devido às complexidades e compensações da implementação de um C₄ ciclo.

O modelo utilizado neste artigo está codificado em Excel e está disponível gratuitamente.