Un team internazionale sta utilizzando strumenti avanzati per sviluppare colture che offrano agli agricoltori più opzioni per produrre più cibo in modo sostenibile su meno terra. Per fare questo, migliaia di prototipi di piante devono essere analizzati attentamente per capire quali modifiche genetiche funzionano meglio. Oggi, in un numero speciale della rivista Telerilevamento dell'ambiente , gli scienziati hanno dimostrato che una nuova tecnologia può scansionare più rapidamente un intero campo di piante per catturare miglioramenti nella loro capacità naturale di raccogliere energia dal sole.

"Questo metodo ci consente di misurare i miglioramenti che abbiamo progettato nel macchinario di fotosintesi di una pianta in circa dieci secondi, rispetto al metodo tradizionale che richiede 30 minuti, " Katherine Meacham-Hensold, un ricercatore post-dottorato presso l'Università dell'Illinois, che ha guidato questo lavoro per un progetto di ricerca chiamato Realizzazione dell'efficienza fotosintetica aumentata (RIPE). "Questo è un grande passo avanti perché consente al nostro team di analizzare un'enorme quantità di materiale genetico per individuare in modo efficiente i tratti che potrebbero migliorare notevolmente le prestazioni del raccolto".

MATURO, che è guidato dall'Illinois, sta ingegnerizzando le colture per essere più produttive migliorando la fotosintesi, il processo naturale che tutte le piante utilizzano per convertire la luce solare in energia e rendimento. RIPE è sostenuto dalla Fondazione Bill &Melinda Gates, la Fondazione degli Stati Uniti per la ricerca sull'alimentazione e l'agricoltura (FFAR), e il Dipartimento del governo britannico per lo sviluppo internazionale (DFID).

Il metodo tradizionale per valutare la fotosintesi analizza lo scambio di gas attraverso la foglia; fornisce un'enorme quantità di informazioni, ma ci vogliono 30 minuti per misurare ogni foglia. Un più veloce, o metodo "high-throughput", chiamata analisi spettrale, analizza la luce riflessa dalle foglie per prevedere la capacità fotosintetica in appena 10 secondi.

"La domanda a cui ci siamo proposti di rispondere è:possiamo applicare tecniche spettrali per prevedere la capacità fotosintetica quando abbiamo alterato geneticamente il macchinario fotosintetico, " ha affermato il leader della ricerca RIPE Carl Bernacchi, uno scienziato del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, Servizio di ricerca agricola, che ha sede presso il Carl R. Woese Institute for Genomic Biology dell'Illinois. "Prima di questo studio, non sapevamo se la modifica dei percorsi fotosintetici della pianta avrebbe cambiato il segnale rilevato dalle misurazioni spettrali".

Sebbene possano dimostrare che questo metodo può essere utilizzato per vagliare le colture che sono state progettate per migliorare la fotosintesi, i ricercatori non hanno scoperto cosa misura esattamente l'analisi spettrale. "L'analisi spettrale richiede modelli personalizzati per tradurre i dati spettrali in misurazioni della capacità fotosintetica che devono essere ricreate ogni anno, " Meacham ha detto. "La nostra prossima sfida è capire cosa stiamo misurando in modo da poter costruire modelli predittivi che possono essere utilizzati anno dopo anno per confrontare i risultati nel tempo".

"Mentre ci sono ancora ostacoli davanti, l'analisi spettrale è una tecnica rivoluzionaria che può essere utilizzata per valutare una varietà di miglioramenti fotosintetici per individuare i cambiamenti che hanno maggiori probabilità di essere sostanzialmente, e sostenibile, aumentare i raccolti, " ha dichiarato Christine Raines, membro del comitato esecutivo di RIPE, professore di fisiologia molecolare vegetale all'Università dell'Essex, le cui colture ingegnerizzate sono state analizzate con la tecnica. "Questi strumenti possono aiutarci ad accelerare i nostri sforzi per sviluppare colture ad alto rendimento per gli agricoltori che lavorano per aiutare a nutrire il mondo".