Améliorer la Photosynthèse

La photosynthèse est la base de la croissance des plantes, et améliorer la photosynthèse peut contribuer à une plus grande sécurité alimentaire dans les décennies à venir alors que la population mondiale augmente. Plusieurs cibles ont été identifiées qui pourraient être manipulées pour augmenter la photosynthèse des cultures. La cible la plus importante est la Rubisco, car elle catalyse à la fois les réactions de carboxylation et d'oxygénation, et la majorité des réponses de la photosynthèse à la lumière, au CO₂ et à la température se reflètent dans ses propriétés cinétiques. L'activité oxydase peut être réduite soit en concentrant le CO₂ autour de la Rubisco, soit en modifiant les propriétés cinétiques de la Rubisco. La voie photosynthétique C₄ est un mécanisme de concentration de CO₂ qui permet généralement aux plantes C₄ d'atteindre une plus grande efficacité dans leur utilisation de la lumière, de l'azote et de l'eau que les plantes C₃. Pour tirer parti de ces avantages, des tentatives ont été faites pour ingénier la voie C₄ dans le riz C₃ (Oryza sativa). Une approche plus simple consiste à transférer des transporteurs de bicarbonate provenant de cyanobactéries dans les chloroplastes et à empêcher les fuites de CO₂. Les récentes percées technologiques permettent désormais d'ingénier et d'assembler avec succès la Rubisco de plantes supérieures in planta. De nouvelles séquences d'acides aminés peuvent être introduites, ce qui était impossible à atteindre par l'évolution normale, élargissant potentiellement l'éventail des propriétés cinétiques et se libérant des contraintes associées à la covariance observée entre certains paramètres cinétiques. Capturer la promesse d'une photosynthèse améliorée en un potentiel de rendement plus élevé nécessitera des efforts continus pour améliorer l'allocation du carbone au sein de la plante, ainsi que pour maintenir la qualité des grains et la résistance aux maladies et à l'éclatement.