Towards engineering of photosynthesis in rice

Abstract

The yields of major crops, such as rice, have reached a plateau and are unlikely to meet the global demand for food, mostly in developing countries. Increasing rice photosynthesis has been identified as an approach to enhance rice yield. . In the present study, I used two different strategies to create a population of transgenic plants expressing different combination of genes aiming to increase the capacity of rice to fix carbon dioxide during photosynthesis and thus produce rice with enhanced biomass, which is an important trait related to grain yield. I created a population of transgenic rice plants expressing the glycolate catabolic pathway to investigate if this pathway might be able to increase the biomass of rice. In a series of alternative experiments I introduced a carbon concentrating mechanism (CCM) into rice. I conclude that the introduction of the glycolate catabolic bypass pathway or carbonic anhydrases into rice might be a useful approach to increase the yield of rice plants.

El rendimiento de los cultivos mayoritarios, como el arroz esta llegado a su límite y es probable que no sea suficiente para abastecer la demanda global de alimentos, sobre todo en los países en vías de desarrollo. El incremento de la capacidad fotosintética del arroz, ha sido identificado como un posible método para aumentar su rendimiento. En este estudio, he utilizado dos estrategias diferentes para crear un grupo de plantas transgénicas que expresen combinaciones diferentes de genes, con el objetivo de aumentar la capacidad de fijación del dióxido de carbono del arroz durante la fotosíntesis, para así generar un arroz con un incremento en la biomasa total, siendo el aumento en la producción de grano, uno de los caracteres más importantes. He generado un conjunto de plantas de arroz transgénicas que expresan la ruta catabólica del glicolato, con la finalidad de investigar si esta vía catabólica puede ser capaz de aumentar la biomasa en arroz. En una serie de experimentos alternativos introduje las características de un mecanismo de fijación de carbono (CCM) en la planta de arroz. Concluyo indicando que la introducción de la ruta catabólica del glicolato o de las anhidrasas carbónicas en arroz puede ser un método útil para aumentar el rendimiento de estas plantas.

El rendiment dels cultius majoritaris, com l'arròs està arribant al seu límit i és probable que no sigui suficient per proveir la demanda global d'aliments, sobretot en aquells països que es troben en vies de desenvolupament. Incrementar la capacitat fotosintètica de l'arròs, ha estat identificat com un possible mètode per augmentar el rendiment d’aquesta planta. En el present estudi, he utilitzat dues estratègies diferents per crear un grup de plantes transgèniques que expressin combinacions diferents de gens amb l'objectiu d'augmentar la capacitat fixadora de diòxid de carboni de l'arròs durant la fotosíntesi i així generar un arròs que sigui capaç d’augmentar la seva biomassa total, sent l’augment en la producció de gra un dels caràcters més importants. He regenerat un conjunt de plantes d'arròs transgèniques que expressen la ruta catabòlica del glicolat amb la finalitat d'investigar si aquesta via catabòlica pot ser capaç d'augmentar la biomassa en arròs. En una sèrie d'experiments alternatius vaig introduir les característiques d'un mecanisme de fixació de carboni (CCM) a les plantes d'arròs. Concloc la meva tesi indicant que la introducció de la ruta catabòlica del glicolat o de les anhidrases carbòniques en l’arròs pot ser un mètode útil per augmentar el rendiment d'aquestes plantes.