¿Es hora de empezar a diseñar plantas?

Un número especial de la revista PLOS Biology explora la biología sintética y otros enfoques para mejorar la resiliencia climática y el potencial de captura de carbono de los cultivos.

El cambio climático está afectando los tipos de variedades de plantas que podemos cultivar, así como cómo y dónde podemos hacerlo. Para hacer frente a los desafíos agrícolas causados ​​por el cambio climático y una población en crecimiento, necesitamos mejorar la producción de cultivos. Esta perspectiva de líderes de la industria, incluida Catherine Feuillet, exige más y mejores asociaciones público-privadas para acelerar los descubrimientos en la investigación de cultivos.

¿Cómo podemos alimentar de manera sostenible a nuestra creciente población a medida que cambia el clima? Esta perspectiva de Megan Matthews sostiene que al diseñar la fotosíntesis para aumentar la captura de carbono, podemos mitigar el cambio climático y aumentar la producción de alimentos.

A medida que el cambio climático afecte los patrones climáticos y la salud del suelo, la productividad agrícola podría disminuir sustancialmente. La biología sintética se puede utilizar para mejorar la resiliencia climática de las plantas y crear la próxima generación de cultivos, si el público lo acepta, según este artículo de Jennifer Brophy.

El microbioma de los suelos de las tierras de cultivo podría manipularse para acelerar el secuestro de carbono en el suelo. Esta perspectiva de Noah Fierer sugiere cómo se podría lograr esto y describe los pasos generales necesarios para desarrollar, implementar y validar dichas estrategias basadas en microbios.

De todas las especies de cultivos, el arroz tiene el mayor potencial genético para la adaptación al cambio climático, y las muestras de bancos de germoplasma han sido fundamentales para desarrollar variedades mejoradas de arroz tolerantes al estrés. Esta página comunitaria de Kenneth McNally destaca nuevas herramientas y recursos del Instituto Internacional de Investigación del Arroz para acelerar la identificación y el despliegue de genes que confieren resiliencia al cambio climático.

Nuestra comprensión básica del ciclo del carbono en la biosfera sigue siendo cualitativa e incompleta, lo que impide nuestra capacidad de diseñar eficazmente soluciones novedosas al cambio climático. ¿Cómo podemos intentar diseñar lo desconocido? Este ensayo de Patrick Shih propone que las principales contribuciones de la biología sintética vegetal para abordar el cambio climático no residirán en generar los genotipos deseados sino en permitir la comprensión predictiva necesaria para diseñar los genotipos objetivo en primer lugar.

Las especies cultivadas tienen una diversidad genética reducida en relación con sus parientes silvestres más cercanos. Preservar los ricos recursos genéticos que ofrecen los parientes silvestres de los cultivos y al mismo tiempo evitar variantes perjudiciales y contribuciones genéticas desadaptativas es un desafío central para el mejoramiento continuo de los cultivos. Este ensayo de Jeffrey Ross-Ibarra apoya el uso de variedades tradicionales como intermediario entre parientes silvestres y cultivares modernos para aumentar la diversidad genética de los cultivos.

A medida que el clima cambie, también lo hará la relación entre los humanos y las plantas que utilizamos como alimento, medicina, refugio, combustible y ropa. Cambiará qué, cómo y dónde cultivamos plantas, al igual que las posibles tensiones bióticas y abióticas que enfrentan las plantas cultivadas. Esta colección de artículos explora estrategias para ayudar a las plantas a adaptarse a un clima cambiante, incluidas técnicas de reproducción antiguas y modernas, ingeniería genómica, biología sintética e ingeniería de microbiomas.