Investigadores de la Universidad de California, Davis, han encontrado una manera de reducir la cantidad de fertilizantes nitrogenados necesarios para cultivar cereales.
por Emily C. Dooley, Universidad de California en Davis
El descubrimiento podría ahorrar a los agricultores de los Estados Unidos miles de millones de dólares al año en costos de fertilizantes y, al mismo tiempo, beneficiar al medio ambiente.
La investigación surge del laboratorio de Eduardo Blumwald, un distinguido profesor de ciencias de las plantas, quien ha encontrado una nueva vía para que los cereales capturen el nitrógeno que necesitan para crecer.
El descubrimiento también podría ayudar al medio ambiente al reducir la contaminación por nitrógeno , que puede conducir a recursos hídricos contaminados, mayores emisiones de gases de efecto invernadero y problemas de salud humana. El estudio fue publicado en la revista Plant Biotechnology.
El nitrógeno es clave para el crecimiento de las plantas y las operaciones agrícolas dependen de los fertilizantes químicos para aumentar la productividad. Pero gran parte de lo que se aplica se pierde y se filtra a los suelos y las aguas subterráneas. La investigación de Blumwald podría crear una alternativa sostenible.
«Los fertilizantes nitrogenados son muy, muy caros», dijo Blumwald. «Cualquier cosa que pueda hacer para eliminar ese costo es importante. El problema es el dinero por un lado, pero también están los efectos nocivos del nitrógeno en el medio ambiente».
Un nuevo camino hacia los fertilizantes naturales
La investigación de Blumwald se centra en aumentar la conversión del gas nitrógeno del aire en amonio por parte de las bacterias del suelo, un proceso conocido como fijación de nitrógeno.
Las legumbres como el maní y la soja tienen nódulos en las raíces que pueden usar bacterias fijadoras de nitrógeno para proporcionar amonio a las plantas. Las plantas de cereales como el arroz y el trigo no tienen esa capacidad y deben depender de la absorción de nitrógeno inorgánico, como el amoníaco y el nitrato, de los fertilizantes del suelo.
«Si una planta puede producir sustancias químicas que hacen que las bacterias del suelo fijen el gas nitrógeno atmosférico, podríamos modificar las plantas para producir más de estas sustancias químicas», dijo Blumwald. «Estos productos químicos inducirán la fijación de nitrógeno bacteriano en el suelo y las plantas utilizarán el amonio formado, reduciendo la cantidad de fertilizante utilizado».
El equipo de Blumwald utilizó la detección química y la genómica para identificar compuestos en las plantas de arroz que mejoraron la actividad de fijación de nitrógeno de las bacterias.
Luego, identificaron las vías que generan los productos químicos y utilizaron tecnología de edición de genes para aumentar la producción de compuestos que estimularon la formación de biopelículas. Esas biopelículas contienen bacterias que mejoraron la conversión de nitrógeno. Como resultado, aumentó la actividad de fijación de nitrógeno de las bacterias, al igual que la cantidad de amonio en el suelo para las plantas.
«Las plantas son fábricas químicas increíbles», dijo. «Lo que esto podría hacer es proporcionar una práctica agrícola alternativa sostenible que reduzca el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados».
La vía también podría ser utilizada por otras plantas. La Universidad de California ha presentado una solicitud de patente sobre la técnica y está pendiente.
Dawei Yan, Hiromi Tajima, Howard-Yana Shapiro, Reedmond Fong y Javier Ottaviani de UC Davis contribuyeron al trabajo de investigación, al igual que Lauren Cline de Bayer Crop Science. Ottaviani también es investigador asociado en Mars Edge.
Más información: Dawei Yan et al, La modificación genética de la biosíntesis de flavonas en arroz mejora la formación de biopelículas de bacterias diazotróficas del suelo y la fijación biológica de nitrógeno,
Plant Biotechnology Journal (2022). DOI: 10.1111/pbi.13894
