Escoltar

Rubisco: una evolució marcada per la temperatura i el CO2

La tesi doctoral de Carmen Hermida investiga la variabilitat genètica d'aquesta proteïna essencial per a la fotosíntesi i la productivitat de plantes i cultius 

La Rubisco és l'enzim que catalitza l'assimilació de CO2 atmosfèric i sustenta la immensa majoria de cadenes tròfiques de la biosfera, inclosa la producció agrícola. En la seva evolució, s'ha adaptat a canvis en la concentració de CO2 en el lloc de catàlisi i a les diferents condicions tèrmiques.

Els objectius de la tesi doctoral de Carmen Hermida Carrera, defensada a la Universitat de les Illes Balears, varen ser investigar la variabilitat genètica de la subunitat gran de la Rubisco i la seva evolució en diferents grups de plantes, i explorar la dependència tèrmica de les constants cinètiques de la Rubisco. La tesi, que s'ha realitzat en el marc de l'activitat investigadora del grup de recerca en Biologia de les Plantes en Condicions Mediterrànies, l'ha dirigida el doctor Jeroni Galmés, del Departament de Biologia.

En el gènere Quercus es varen detectar aminoàcids que varen evolucionar sota selecció positiva, en funció de l'hàbit foliar i del clima, tots dos caràcters determinants de la concentració de CO2 en el lloc de carboxilació. En bromèlies i orquídies es varen detectar canvis aminoacídics específics en funció de variables indicadores del grau d'expressió de CAM (δ13C i gruix de fulla). També varen aparèixer parells de llocs aminoacídics amb tendència a coevolucionar, la majoria situats en regions importants per a la funció i l’estructura de la Rubisco.

La resposta a la temperatura de la reacció de carboxilació va mostrar diferències entre els diferents grups taxonòmics estudiats. En els principals cultius d’àmbit mundial, tots els paràmetres cinètics de la Rubisco varen mostrar variabilitat entre espècies i variabilitat en les seves dependències tèrmiques. Aquests resultats suggereixen que la Rubisco ha evolucionat adaptant la seva sensibilitat cinètica a les condicions tèrmiques locals. El model matemàtic de fotosíntesi va indicar l'oportunitat de millora de la Rubisco com a opció de futur per augmentar la productivitat dels cultius en condicions variables de temperatura i disponibilitat de CO2.

Les dades de la tesi de Carmen Hermida ofereixen la possibilitat d'augmentar la precisió dels models de fotosíntesi en fulla i encaminen la millora de Rubisco en espècies d'alt interès agrícola. 

Fitxa de la tesi doctoral

  • Títol: Exploring Rubisco molecular evolution and kinetics temperature dependency
  • Autora: Carmen Hermida Carrera
  • Programa de doctorat: Biologia de les Plantes
  • Departament: Biologia
  • Director: Jeroni Galmés Galmés 

Data de publicació: 04/04/2016