por Hendrik Schneider, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) eV
La agricultura europea se ve cada vez más afectada por condiciones climáticas extremas que provocan pérdidas de cosechas. En 2018, los daños solo en Alemania ascendieron a unos 770 millones de euros. Aumentar la resiliencia de las plantas de trigo a estas condiciones de estrés podría contribuir significativamente a salvaguardar la producción mundial de alimentos.
Como parte del proyecto VolCorn, científicos de cuatro instituciones de investigación no universitarias han estado estudiando, desde perspectivas muy diferentes, cómo las plantas de trigo y los microorganismos como hongos y bacterias que las colonizan responden a factores de estrés causados por condiciones climáticas extremas como sequías, inundaciones o plagas.
La premisa fundamental es que la microbiota, la comunidad de microorganismos dentro y alrededor de la planta, es tan importante para la planta como lo son los microorganismos para el sistema inmunitario humano. Por lo tanto, comprender mejor estas interacciones es fundamental para preparar mejor a las plantas ante estas situaciones de estrés.
Los compuestos orgánicos volátiles (COV), producidos por la planta y utilizados para comunicarse con la microbiota, desempeñan un papel fundamental en su defensa contra estos factores de estrés. Los investigadores han empleado enfoques modernos para desentrañar estas complejas relaciones. Utilizaron métodos de biología de sistemas para estudiar los cambios en el metabolismo vegetal y, simultáneamente, los cambios en la microbiota.
Los microorganismos pueden ayudar con el estrés climático
La investigación muestra que las inundaciones y las sequías no solo reducen el crecimiento y el rendimiento del trigo, sino que también alteran la microbiota de las raíces y las hojas. En particular, una mayor cantidad de microbios patógenos colonizan las primeras etapas del crecimiento. Como resultado, las plantas estresadas se vuelven más susceptibles a las enfermedades.
Sin embargo, para sorpresa de los investigadores, las bacterias beneficiosas también se acumulan en la zona radicular durante el riego, lo que favorece la absorción de nutrientes y vitaminas por parte de la planta. Al mismo tiempo, la propia planta modifica drásticamente su metabolismo.
Los investigadores demostraron que el aminoácido alanina desempeña un papel fundamental en el mantenimiento del suministro de nitrógeno y el metabolismo de las plantas estresadas. «Presumiblemente, la microbiota alterada proporciona más vitaminas de apoyo para apoyar el metabolismo debilitado del trigo en la zona radicular », explica Steffen Kolb, coordinador del proyecto de ZALF.
Las infestaciones de plagas afectan la formación de COV en la planta de trigo, que reacciona a este tipo de estrés con una respuesta de defensa. El proyecto también condujo al desarrollo de una nueva herramienta para el análisis de datos de mezclas complejas de diferentes COV mediante espectrometría de masas , lo que agilizará los estudios de seguimiento.
Nuevos conocimientos ayudan a los criadores y agricultores
«Esperamos que en el futuro podamos enriquecer selectivamente los microbios y sus propiedades de apoyo a las plantas para que las plantas de trigo sean más resilientes al cambio climático , como el estrés por inundaciones», afirma Kolb. En el fitomejoramiento, por ejemplo, ya se están desarrollando programas que fomentan la colonización de plantas con microorganismos de apoyo del suelo circundante. Otro ejemplo es la transferencia de microorganismos reductores de estrés a las plantas de trigo.
«El conocimiento adquirido a partir de la respuesta multifacética de la planta de trigo y su microbiota es fundamental para el desarrollo de variedades de trigo resistentes al clima y abrirá nuevas vías para el manejo sistemático de microorganismos en la producción agrícola. Sin embargo, se requiere mayor investigación experimental debido a las complejas relaciones involucradas», afirmó el coordinador del proyecto.
