Plantas que ‘respiran’ nitrógeno y tomates resistentes a la sal: la agricultura del futuro

Elena Camacho

En menos de tres décadas, la humanidad deberá alimentar a 9.700 millones de personas en un planeta más cálido y seco, con un clima mucho más extremo y variable, un desafío para el que los científicos se están preparando.

Los cambios ya son evidentes. El año pasado fue el más caluroso registrado: 62.775 personas fallecieron por el calor en Europa, y España ocupó el segundo lugar en muertes, según un estudio de Nature Medicine.

Prepararse para lo que viene es el objetivo del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP). Sus científicos investigan el crecimiento de las plantas, su relación con microorganismos y su adaptación a los cambios ambientales que ya impactan nuestras vidas y comprometen la productividad agrícola.

El CBGP busca soluciones a problemas importantes para la sociedad, como mitigar los efectos del cambio climático y generar plantas con mayor capacidad nutricional, como explica Mar Castellano, investigadora del CBGP.

En su laboratorio, estudian cómo las plantas se adaptan a temperaturas elevadas, sequías intensificadas y alta salinidad del suelo, y buscan desarrollar nuevas variedades de cultivo que prosperen en estas condiciones.

¿Cómo lo hacen? Las plantas responden a situaciones ambientales adversas mediante mecanismos moleculares y proteínas de resistencia que les ayudan a tolerar el estrés. “Identificamos estas proteínas y hacemos ‘pruebas de concepto’, creando plantas transgénicas que acumulan estas proteínas o activan estos mecanismos, probando su eficacia”, detalla Castellano.

El equipo ha generado plantas de tomate resistentes a la salinidad, solicitando una patente europea. Están convencidos de que esta tecnología puede aplicarse a otras especies sensibles a la sal, como guisantes, judías, maíz y fresas.

Además, intentan transferir esta tecnología a las brásicas, un grupo de verduras esenciales como col y brócoli, señala Castellano.

A pesar de que las proteínas de las plantas son una herramienta valiosa para mejorar la resistencia de los cultivos, muchas pertenecen a familias que incluyen alérgenos alimentarios. El CBGP cuenta con un grupo dedicado a evaluar y estudiar rigurosamente estas proteínas.

Entender las características que convierten a una proteína en alérgeno es esencial para garantizar la seguridad alimentaria y respaldar el desarrollo responsable de soluciones biotecnológicas, afirma Araceli Díaz, investigadora especialista en alérgenos.

Respirar nitrógeno

Otro proyecto del CBGP, dirigido por Luis Rubio y financiado por la Fundación Gates, busca modificar cereales genéticamente para que “respiren” nitrógeno del aire para crecer.

Aunque el nitrógeno representa cerca del 78% del aire, pocos organismos pueden metabolizarlo; solo algunas bacterias lo hacen gracias a una enzima llamada nitrogenasa, ausente en plantas.

Una de esas bacterias es ‘Azotobacter vinelandii’, utilizada como modelo en la investigación de Rubio.

En su laboratorio, transfieren genes de bacterias fijadoras de nitrógeno a plantas para que los cereales puedan metabolizar nitrógeno, lo que reduciría drásticamente la necesidad de fertilizantes químicos.

A pesar de que estos fertilizantes son cruciales para la producción mundial de cereales, generan un alto costo ambiental, contaminan el aire y degradan suelos y ecosistemas acuáticos.

“Reducir significativamente el uso de fertilizantes permitiría una agricultura más sostenible y contribuiría a la recuperación de suelos esenciales para sustentar el crecimiento poblacional”, indica Carlos Echavarri, miembro del equipo de Rubio y profesor de la UPM.

“Nuestro objetivo final es desarrollar cereales capaces de autofertilizarse, principalmente arroz, trigo y maíz, aunque reconocemos que es un objetivo extremadamente ambicioso”, añade Echavarri.

Este reto representa una de las aspiraciones más grandes de la biotecnología moderna y requerirá “décadas” para alcanzarlo, advierte.

Un invernadero de 1200 m2

El CBGP dispone de 1900 m2 acondicionados para el cultivo de plantas en condiciones controladas, incluyendo un invernadero de 1200 m2, con climatización e iluminación específicas para desarrollar múltiples investigaciones simultáneamente.

La instalación cuenta con una infraestructura de fenotipado digital automatizado, con dos módulos de tipo P2 climatizados que controlan temperaturas (de 10 a 45 ºC) y un sistema robotizado que permite analizar el crecimiento, el nivel de agua y la gravedad del estrés de las plantas de manera digital.

Para estudiar el crecimiento y grosor de las raíces, así como el impacto de productos o condiciones ambientales, el centro utiliza ‘rizotrones’, estructuras con placas transparentes que exponen el sistema radicular y permiten capturar imágenes de la raíz.

Las instalaciones se encuentran abiertas a proyectos de organismos públicos y privados que busquen responder a los desafíos del futuro, brindando la posibilidad de cultivar especies modelo o de interés agrícola para la investigación.

creditos de las imagenes de este post: Robertocavada.com