El trabajo por fisiólogo de plantas Autar Mattoo con el ARS es parte de un proyecto internacional patrocinado principalmente por la Agencia Europea del Espacio para mejorar los mecanismos de fotosíntesis de cultivos para que ellos puedan producir rendimientos más altos y crecer en ambientes extremos. Mattoo trabaja en el Laboratorio de Sistemas Sostenibles de Agricultura mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland.
ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria internacional.
Durante la fotosíntesis, una combinación de proteína y pigmento conocida como 'Photosystem II' (Fotosistema II, o PS II por sus siglas en inglés) requiere reparaciones continuas para mitigar los daños causados por la luz del sol y la radiación ultravioleta. Como parte del proceso de reparaciones, una proteína llamada D1 se reemplaza continuamente. Estudios han demostrado que mutaciones de la proteína D1 en el complejo PSII puede aumentar o disminuir la actividad de fotosíntesis.
Los investigadores querían evaluar los efectos de la microgravedad, los rayos cósmicos, las partículas de alta energía, y la radiación ionizante del espacio en el complejo PS II, la fotosíntesis, y el crecimiento de plantas. También querían ver si los efectos podrían ser diferentes en la alga (usada como un modelo sencillo para la fotosíntesis) con versiones alteradas del gen D1.
Los investigadores pusieron muestras de la alga Chlamydomonas reinhardtii en cámaras herméticas y las proveyeron para transporte en el cohete ruso Soyuz lanzado en Kazakhstan. La C. reinhardtii, la cual se usa frecuentemente como un modelo para estudios de fotosíntesis, pasó 15 días en órbita y allí recibió dosis de la radiación cósmica bajo condiciones de luz y temperatura que sí aseguran el crecimiento de las algas en la Tierra. También lanzaron cuatro mutantes de C. reinhardtii que tuvieron modificaciones al gen de la proteína D1.
Los investigadores descubrieron que algún aspecto del ambiente en el espacio inhibió la capacidad de la C. reinhardtii no alterada, y dos de los cuatro mutantes, de fotosintetizar y crecer ambos en el espacio y después a su regreso a la Tierra. Sin embargo, dos otros mutantes crecen bien, ambos en el espacio y después a su regreso a la Tierra.
Estos resultados, los cuales fueron publicados en la revista científica 'PLOS ONE', proveen nueva información sobre la importancia de la proteína D1 en ambos la fotosíntesis y como un objetivo del impacto de cambios ambientales.
Información de: http://www.ars.usda.gov/