Los fertilizantes nitrogenados (aplicados como nitrato, NO3- o amonio, NH4+) mejoran la cantidad de grano producido por acre, pero la escorrentía y la volatilización del nitrógeno contaminan el agua y el aire.
por la Sociedad Estadounidense de Biólogos Vegetales
La producción de fertilizantes nitrogenados también utiliza combustibles fósiles. Los principales cultivos de cereales (como el arroz y el trigo) utilizan sólo alrededor del 40% del fertilizante aplicado; el resto se pierde en el aire, el agua y los microbios del suelo. La aplicación de fertilizantes nitrogenados retrasa la floración, lo que deja a los cultivos vulnerables al clima frío tardío, que puede afectar el llenado del grano. Los rasgos que aumentan la cantidad de grano producido por las plantas y permiten que el cultivo madure temprano mejorarán los rendimientos y también son importantes para los sistemas de cultivo doble o triple y para aumentar la distribución geográfica del arroz en regiones de latitudes más altas. Aunque estas características resultarán valiosas para los cultivos de cereales,
Ahora, un trabajo reciente en el cultivo básico clave del arroz (Oryza sativa) identificó un transportador de nitrato (NRT) que puede proporcionar una solución al problema del uso de nitrógeno y la floración. En la planta, diferentes NRT mueven el nitrógeno del suelo a las raíces y mueven los compuestos nitrogenados por toda la planta. Algunas también detectan los niveles de nitrógeno y desencadenan respuestas. Un estudio de Wang et al., publicado en The Plant Cell , demostró que el OsNRT1.1A del arroz puede afectar tanto al uso de nitrógeno como al tiempo de floración. Las líneas mutantes que carecen de este transportador mostraron una menor utilización de nitrato y amonio. Los mutantes mostraron una menor inducción de genes relacionados con la captación y transporte de nitrato y amoníaco; esto indicó que OsNRT1.1A actúa como transportador y sensor de nitrógeno en las plantas. Curiosamente, los mutantes produjeron un 80% menos de grano que el arroz normal y florecieron más tarde.
Para mejorar el rendimiento y el tiempo de floración, los autores crearon líneas de arroz que producían OsNRT1.1A adicional. Las plantas que sobreexpresaban OsNRT1.1A crecieron más altas, eran más verdes y produjeron más biomasa, en comparación con el arroz normal cultivado con la misma cantidad de nitrógeno. Estas plantas también extrajeron más nitrato y amonio del medio en experimentos de hidroponía. En pruebas de campo de varios años, las plantas que sobreexpresan OsNRT1.1A mostraron rendimientos mejorados de más del 30% (y hasta el 60%) en campos con niveles altos y bajos de fertilización con nitrógeno . Además, estas plantas florecieron una o dos semanas antes que las plantas de arroz de control .
El autor correspondiente, Chengcai Chu, afirma: «Durante aproximadamente 100 años, el uso de fertilizantes nitrogenados ha sido una de las fuerzas más efectivas que impulsan las mejoras en el rendimiento de los cultivos. Se estima que más de 120 millones de toneladas de nitrógeno se utilizan anualmente como fertilizante en todo el mundo, lo que contribuye en gran medida a la contaminación por nitrógeno. La aplicación de N en altas dosis también trae efectos perjudiciales para los cultivos , como el retraso en la floración y, por lo tanto, tiempos de maduración prolongados. OsNRT1.1A puede proporcionar una solución al conflicto entre el aumento de la nutrición con N y el tiempo de maduración temprana, que son los dos factores más importantes. características deseables para la producción agrícola».
Curiosamente, la sobreexpresión de esta NRT en una especie de pasto también mejoró el rendimiento de semillas y el uso de nitrógeno en una planta de hoja ancha, la dicotiledónea modelo Arabidopsis. Estos resultados prometedores mostrados en el laboratorio y validados en múltiples años y múltiples ubicaciones en el campo indican que la manipulación de la expresión de OsNRT1.1A tiene el potencial de aumentar los rendimientos y acelerar la floración, dos de los rasgos más importantes buscados en los esfuerzos de mejoramiento vegetal en gran medida. muchas especies de cultivos.
Más información: Wang, W., Hu, B., Yuan, D., Liu, Y., Che, R., Hu. Y., Ou, S., Zhihua Zhang, Z., Wang, H., Li, H., Jiang, Z., Zhang, Z., Gao, X., Qiu, Y., Meng, X. Liu, Y., Bai, Y., Liang, Y., Wang, Y., Zhang, L., Li, L., Sodmergen, Jing, H., Li, J. y Chu, C. (2018). La expresión del gen transportador de nitrato OsNRT1.1A/OsNPF6.3 confiere alto rendimiento y maduración temprana al arroz. Célula vegetal , DOI: 10.1105/tpc.17.00809
