Meglio miscanto e sorgo di avena e segale come colture bioenergetiche

Uno studio condotto dai ricercatori del Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) migliora la comprensione delle relazioni funzionali delle foglie e fornisce nuove informazioni preziose agli scienziati che modellano la produttività delle colture bioenergetiche C4.

Il team di ricerca ha scoperto che il miscanto e il sorgo - entrambe specie vegetali C4 - occupano una nicchia distinta dello spettro economico fogliare (LES), con tassi di fotosintesi ed efficienza di utilizzo dell'azoto maggiori rispetto alle più comuni piante C3.

Lo studio, pubblicato su Plant, Cell & Environment, è stato guidato dal ricercatore post-dottorato Shuai Li del CABBI, un centro di ricerca sulle bioenergie finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Li collabora con Lisa Ainsworth, fisiologa vegetale dell'Unità di ricerca sul cambiamento globale e la fotosintesi del Servizio di ricerca agricola del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA-ARS) e professore aggiunto di biologia vegetale e dell'Istituto di biologia genomica Carl R. Woese (IGB) dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign.

LES descrive le relazioni tra i tratti fogliari che riflettono i compromessi fondamentali alla base delle strategie ecologiche chiave per l'acquisizione e l'uso delle risorse nelle piante. Si basa in gran parte su informazioni provenienti da specie C3 in ambienti naturali ed è stato studiato raramente nelle colture C4, che utilizzano un diverso processo di fissazione del carbonio: Le piante C4 convertono l'energia della luce solare in molecole a 4 carboni, mentre il primo prodotto della fotosintesi delle piante C3 è una molecola a 3 carboni. Le piante C4 rappresentano circa il 3% delle specie vegetali terrestri, ma comprendono importanti fonti di cibo e biocarburanti in tutto il mondo, come il mais, il sorgo e il miscanto.

I ricercatori del CABBI hanno dimostrato che le colture bioenergetiche C4 occupano un intervallo distinto del LES, con tassi fotosintetici più elevati e una maggiore efficienza di utilizzo dell'azoto. Inoltre, i genotipi di Miscanthus × giganteus con diversi livelli di ploidia (o numero di coppie di cromosomi) mostrano una divergenza dei tratti fogliari e relazioni funzionali fogliari distinte rispetto alle piante C3.

Ampliando le relazioni tra i tratti descritte nel LES per includere le colture C4 in condizioni agricole, lo studio migliora la comprensione dei modelli globali a livello mondiale nelle relazioni funzionali fogliari e offre una visione del potenziale della ploidia per migliorare l'efficienza nell'uso delle risorse, ha detto Ainsworth.

"Questo studio ha sfruttato diverse piantagioni di miscanto in Illinois e Mississippi per verificare come variano le proprietà delle foglie in diverse linee e in diversi ambienti", ha detto Ainsworth. "Abbiamo studiato l'investimento che le diverse linee di miscanto fanno nella struttura fogliare e nel contenuto di nutrienti, informazioni fondamentali per modellare la produttività delle colture bioenergetiche e i luoghi in cui possono essere coltivate".