È il momento di avviare l'ingegneria degli impianti?

Un numero speciale della rivista PLOS Biology esplora la biologia sintetica e altri approcci per migliorare la resilienza climatica e il potenziale di cattura del carbonio delle colture

Il cambiamento climatico sta influenzando i tipi di varietà vegetali che possiamo coltivare, nonché come e dove possiamo farlo. Per affrontare le sfide agricole causate dal cambiamento climatico e dalla crescita della popolazione, dobbiamo migliorare la produzione agricola. Questa prospettiva dei leader del settore, tra cui Catherine Feuillet, richiede maggiori e migliori partenariati pubblico-privato per accelerare le scoperte nella ricerca sulle colture.

Come possiamo nutrire in modo sostenibile la nostra popolazione in crescita mentre il clima cambia? Questa prospettiva di Megan Matthews sostiene che, ingegnerizzando la fotosintesi per aumentare la cattura del carbonio, possiamo mitigare il cambiamento climatico e aumentare la produzione alimentare.

Poiché il cambiamento climatico influisce sui modelli meteorologici e sulla salute del suolo, la produttività agricola potrebbe diminuire sostanzialmente. Secondo questo articolo di Jennifer Brophy, la biologia sintetica può essere utilizzata per migliorare la resilienza climatica delle piante e creare la prossima generazione di colture, se il pubblico lo accetterà.

Il microbioma dei terreni coltivati ​​potrebbe essere manipolato per accelerare il sequestro del carbonio nel suolo. Questa prospettiva di Noah Fierer suggerisce come ciò potrebbe essere raggiunto e delinea i passaggi generali necessari per sviluppare, implementare e convalidare tali strategie basate sui microbi.

Di tutte le specie coltivate, il riso ha il maggior potenziale genetico per l’adattamento ai cambiamenti climatici e l’adesione di Genebank è stata fondamentale nello sviluppo di varietà di riso migliorate e resistenti allo stress. Questa pagina della community di Kenneth McNally evidenzia nuovi strumenti e risorse dell'International Rice Research Institute per accelerare l'identificazione e la diffusione di geni che conferiscono resilienza ai cambiamenti climatici.

La nostra comprensione di base del riciclaggio del carbonio nella biosfera rimane qualitativa e incompleta, precludendo la nostra capacità di progettare in modo efficace nuove soluzioni al cambiamento climatico. Come possiamo tentare di progettare l'ignoto? Questo saggio di Patrick Shih propone che i principali contributi della biologia sintetica vegetale nell’affrontare il cambiamento climatico non risiederanno nel fornire i genotipi desiderati ma nel consentire in primo luogo la comprensione predittiva necessaria per progettare i genotipi target.

Le specie coltivate hanno una diversità genetica ridotta rispetto ai loro parenti selvatici più stretti. Preservare le ricche risorse genetiche offerte dai parenti selvatici delle colture, evitando varianti dannose e contributi genetici disadattivi, è una sfida centrale per il miglioramento continuo delle colture. Questo saggio di Jeffrey Ross-Ibarra sostiene l'uso delle varietà tradizionali come intermediari tra i parenti selvatici e le cultivar moderne per aumentare la diversità genetica nelle colture.

Man mano che il clima cambia, cambierà anche il rapporto tra gli esseri umani e le piante che utilizziamo per cibo, medicine, riparo, carburante e vestiti. Cosa, come e dove coltiviamo le piante cambierà, così come i potenziali stress biotici e abiotici affrontati dalle piante coltivate. Questa raccolta di articoli esplora le strategie per aiutare le piante ad adattarsi a un clima che cambia, comprese tecniche di coltivazione antiche e moderne, ingegneria del genoma, biologia sintetica e ingegneria del microbioma.