Um dos Grandes Desafios – e, sem dúvida, o Santo Graal – da pesquisa vegetal atualmente é uma tentativa de melhorar a eficiência fotossintética das plantas. Surpreendentemente, a via fotossintética fundamental - que é a parte final da bioquímica usada por todas as plantas para incorporar ('consertar') dióxido de carbono em moléculas orgânicas, como açúcares para o crescimento da planta e necessidades energéticas - chamada C3 fotossíntese – não é tão eficiente quanto poderia ser.

Uma das razões para sua taxa de conversão comparativamente baixa de energia solar em energia química armazenada em moléculas orgânicas é o fenômeno de fotorrespiração. qualquer outra coisa Este processo pode alcançar ele "desperdiça" alguns dos compostos fotossintéticos produzidos com custos elevados e reduz efetivamente a eficiência geral do processo. Muitas plantas conseguiram superar o problema da fotorrespiração pela 'engenharia' bioquímica que aumenta a concentração de CO2 dentro das células da planta para que a fotorrespiração seja suprimida. Tais botânicos - Plantas C4 como o milho e a cana-de-açúcar – são, portanto, mais eficientes – ou seja, mais produtivas – do que as plantas C3. Não seria ótimo se as plantas C3 pudessem ser 'convertidas' em plantas C4?

Sim (por exemplo esse e esse). Especialmente porque, em comparação com as plantas C3, Plantas C4 se saem melhor em condições mais quentes (que provavelmente prevalecerão à medida que o clima continua a mudar globalmente e ficar mais quente), e são mais eficientes no uso da água - um recurso que provavelmente será mais escasso no futuro.

Geralmente, o desafio de converter plantas C3 em C4 parece extremamente assustador, exigindo a adição de muitos genes – com alteração concomitante de estrutura, fisiologia e vias bioquímicas – para ser eficaz. No entanto, devido ao potencial aumento da produção agrícola, isso tem sido visto como extremamente desejável e um importante caminho a seguir para aumentar a produtividade das culturas e, assim, ajudar a aliviar a atual e futura escassez global de alimentos.

No entanto, trabalhe por Parimalan Rangan et ai. sugerem que esse estado de coisas desejado pode não apenas já estar aqui, mas também que pode ter estado escondido à vista de todos o tempo todo. Olhando para os genes específicos da fotossíntese C4, a equipe demonstrou a existência de uma via C4 no grão em desenvolvimento ('semente') de trigo (Triticum aestivum presumivelmente, embora não explicitamente declarado no artigo...). Esta via C4 está ausente nas folhas de trigo, razão pela qual esse cereal sempre foi considerado um verdadeiro espécies C3. Além disso, os cloroplastos de grãos exibem dimorfismo [presença de dois tipos estruturais distintos] que corresponde a cloroplastos de mesofilo e células da bainha do feixe em folhas de plantas C4 clássicas, como milho.

Indiscutivelmente, a presença de capacidade putativa de C4 – embora em uma parte especializada da planta – sugere que pode não ser tão difícil “encorajar” sua expressão em outras partes da planta, como as folhas. Mas, uma pergunta óbvia que devemos fazer agora é, se o trigo já está usando a fotossíntese C4 em seus grãos – que pode contribuir com até 42% da fotossíntese total da espiga – quanto podemos aumentar ainda mais a fotossíntese total deste cereal, se é que podemos?

Examinando o arroz (oryza sativa – um cereal que fornece notoriamente a ingestão calórica principal para aprox. metade da população mundial - Weijun Shen et ai. demonstrar que pelo menos algumas das propriedades fotossintéticas do tipo C4 estão presentes nas células do mesofilo das nervuras centrais das folhas desta grama de outra forma C3. Seria interessante saber que tipo de fotossíntese ocorre nos grãos de arroz.

Tomadas em conjunto, essas duas revelações sugerem que a fotossíntese C4 pode ser uma propriedade latente nos cereais que apenas aguarda o 'redespertar', o que talvez não seja um desafio tão assustador quanto a introdução em larga escala da via C4 novamente...

[Ed. – e vale a pena nos lembrarmos que a descoberta da variante C4 da fotossíntese foi publicado há 50 anos por Hal Hatch e Roger Folga, daí seu nome completo de Hatch-Slack Pathway. Para uma perspectiva histórica – e futura – desse brilhante fragmento de bioquímica botânica, acesse Revisão de Darwin de Robert Furbank. Para uma avaliação atualizada das dimensões evolutivas e taxonômicas deste fabuloso fenômeno fotossintético fitológico, recomendamos Revisão de Darwin de Rowan Sage. E para um estudo interessante sobre como a fotossíntese C4 estimula o crescimento alterando a fisiologia, a alocação e o tamanho, veja Rebecca Atkinson et ai.]