Desde las lentejas hasta los garbanzos, e incluso las humildes alubias horneadas, las legumbres son quizás más conocidas como una fuente alternativa de proteína de origen vegetal.
por Sebastian Schornack
Estas plantas son héroes ambientales: trabajan junto con los microbios del suelo para «fijar» el nitrógeno del aire, enriqueciendo el suelo con nutrientes que les permitan prosperar.
A medida que se comprende mejor su capacidad de fijación de nitrógeno , los científicos esperan encontrar formas de aumentar la productividad y, eventualmente, aplicar algunas de estas efectivas características de enriquecimiento del suelo a otros cultivos como los cereales. Con la capacidad de fijar nitrógeno, los cultivos necesitarían menos fertilizantes nitrogenados y la salud del suelo mejoraría simultáneamente.
Las legumbres, las semillas secas comestibles de las leguminosas, son alimentos básicos en la dieta de las personas y del ganado en todo el mundo. En Europa y Estados Unidos, se comen habitualmente en forma de frijoles, garbanzos y lentejas enlatados, mientras que en el África subsahariana el caupí se encuentra entre las legumbres más importantes.
Ricas en proteínas, carbohidratos, fibras dietéticas, vitaminas y minerales, las legumbres desempeñan un papel fundamental en una dieta nutritiva y saludable . Tanto las semillas como las hojas también se utilizan como alimento para el ganado . Para los pequeños agricultores de los países en desarrollo, las legumbres nutritivas son un sustituto rentable de la proteína animal y constituyen una gran proporción de las dietas típicas.
En Kenia occidental, Ruanda y Burundi, la gente come más de 30 kg de frijoles al año en promedio, mientras que muchos países africanos recomiendan las legumbres como alternativa a la carne en las pautas dietéticas . Las legumbres también se pueden almacenar durante períodos prolongados sin afectar su contenido nutricional.
La magia dentro de los nódulos radiculares
Hace unos 100 millones de años , las legumbres desarrollaron la capacidad natural de albergar bacterias beneficiosas dentro de estructuras dedicadas llamadas nódulos radiculares . Aquí, las bacterias convierten el nitrógeno gaseoso del aire y del suelo en una forma accesible a la planta como nutrientes.
Por tanto, las legumbres necesitan menos fertilizantes nitrogenados que los cereales y otros cultivos de hortalizas. Una leguminosa de alto rendimiento puede fijar hasta 300 kg de nitrógeno por hectárea , lo que de otro modo costaría a los agricultores alrededor de 1 dólar por kg de fertilizante para satisfacer las necesidades de nutrientes de la planta.
En el proyecto Habilitación de simbiosis de nutrientes en la agricultura , estamos tratando de comprender cómo exactamente las legumbres logran esto. Estamos explorando cómo estos nódulos de raíces fijadores de nitrógeno evolucionaron en primer lugar únicamente en las leguminosas. Con ese conocimiento, esperamos encontrar formas de aumentar la eficiencia de la fijación de nitrógeno dentro de los nódulos de las raíces y maximizar el crecimiento y el rendimiento de los cultivos de leguminosas.
Bacterias beneficiosas
Mi grupo de investigación está investigando cómo las legumbres pueden interactuar con las bacterias beneficiosas y evitar los microbios que causan enfermedades. Si bien las bacterias como los rizobios en estos nódulos de raíces ayudan a las plantas a obtener nutrientes, otros microbios del suelo, incluidas bacterias y hongos, podrían causar enfermedades e impedir que las plantas conviertan tanto nitrógeno. Por lo tanto, la planta debe tener un mecanismo de defensa que mantenga a raya a los microbios que causan enfermedades. Esto también puede impedir que se interactúe completamente con las bacterias beneficiosas.
Nuestro equipo de investigadores ha identificado factores potenciales que limitan la fijación de nitrógeno en los nódulos de Medicago, también conocido como barril médico o trébol de barril. Esta leguminosa se utiliza frecuentemente para investigación y no se cultiva para consumo. Al estudiar estos factores limitantes, esperamos mejorar la eficiencia de la fijación de nitrógeno sin afectar los mecanismos de defensa incorporados del cultivo para protegerlo de enfermedades.
Después de estudiar este mecanismo en la leguminosa de investigación, los investigadores ahora están estudiando algunas leguminosas de cultivo relevantes, como la soja y el caupí, para comprender cuán extendidos y aplicables son los mecanismos biológicos subyacentes, y si se pueden aprovechar para mejorar otras leguminosas en el futuro.
A pesar de ser algunos de los cultivos domesticados más antiguos, muchas leguminosas están mucho menos adaptadas a la agricultura y, por lo tanto, tienen un potencial significativo para seguir mejorando mediante el mejoramiento genético y la ingeniería genética, haciéndolas más adecuadas y sostenibles para los sistemas alimentarios modernos.
Los beneficios de una fijación más eficiente del nitrógeno en las legumbres incluirían un mayor crecimiento y biomasa y, esperamos, un mayor contenido de proteínas en las semillas o legumbres. Esto aumentaría el valor nutricional por cultivo, lo que significaría que se podrían producir más alimentos ricos en nutrientes de alta calidad por hectárea.
Unos rendimientos más altos crearían nuevas oportunidades para que los agricultores de pequeña escala y de subsistencia cultiven y se beneficien de las leguminosas (como la soja) como cultivos comerciales para mejorar los medios de vida rurales. Las leguminosas más productivas podrían ser más efectivas como cultivo de rotación que mejora la salud del suelo, lo cual es especialmente importante para los agricultores que trabajan con suelos degradados, como los que se encuentran en el África subsahariana.
Cuanto más sepamos sobre esta capacidad única de las leguminosas, mayores serán nuestras posibilidades de desarrollar con éxito otros cultivos con una capacidad similar. Un avance de este tipo, aunque faltan algunos años, podría transformar la agricultura sostenible, especialmente en áreas donde el acceso a fertilizantes sintéticos ya está limitado por el costo y la disponibilidad.
Extender la fijación de nitrógeno a otros cultivos ha sido durante mucho tiempo una ambición de los científicos agrícolas de todo el mundo y, a medida que avanza el estudio de la biología vegetal, el pulso del progreso se acelera.
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
