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Aprovechar la capacidad de las plantas para indicar la hora para hacer que la producción de alimentos sea más sostenible: estudio

rendimiento de los cultivos
Crédito: Pixabay / CC0 Public Domain

Los científicos de plantas de Cambridge dicen que los genes del reloj circadiano, que permiten que las plantas midan los ritmos diarios y estacionales, deben apuntar a la agricultura y al mejoramiento de cultivos para obtener mayores rendimientos y una agricultura más sostenible.


por la Universidad de Cambridge


Como los humanos, las plantas tienen un ‘reloj interno’ que monitorea los ritmos de su entorno. Los autores de un estudio publicado hoy dicen que ahora que se comprende bien la base genética de este sistema circadiano y que existen herramientas genéticas mejoradas para modificarlo, el reloj debería explotarse en la agricultura, un proceso que describen como ‘cronocultivo’, para contribuir a seguridad alimentaria mundial.

«Vivimos en un planeta en rotación, y eso tiene un gran impacto en nuestra biología y en la biología de las plantas. Hemos descubierto que las plantas crecen mucho mejor cuando su reloj interno se adapta al entorno en el que crecen», dijo el profesor. Alex Webb, presidente de señalización celular en el Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Cambridge y autor principal del informe.

El reloj circadiano de una planta juega un papel importante en la regulación de muchas de las funciones que afectan el rendimiento, incluido el tiempo de floración, la fotosíntesis y el uso del agua . Los genes que controlan el ritmo circadiano son similares en todas las plantas de cultivo principales, lo que las convierte en un objetivo potencial para los fitomejoradores que desean obtener un mayor control sobre estas funciones.

El cronocultivo también podría aplicarse adaptando las prácticas de cultivo al momento óptimo del día, para reducir los recursos necesarios. El estudio se publica hoy en la revista Science .

El enfoque más simple y fácil, dicen los científicos, sería utilizar el conocimiento del reloj interno de un cultivo para aplicar agua, herbicidas o pesticidas en el momento más efectivo del día o de la noche. Las tecnologías de bajo costo, incluidos los drones y los sensores, podrían recopilar información las 24 horas sobre el crecimiento y la salud de los cultivos de plantas. Luego, los agricultores podrían recibir consejos sobre el mejor momento para aplicar tratamientos a su cultivo específico, para su ubicación precisa y condiciones climáticas.

«Sabemos por experimentos de laboratorio que regar las plantas o aplicar pesticidas puede ser más efectivo en ciertos momentos del día, lo que significa que los agricultores podrían usar menos de estos recursos. Esta es una simple victoria que podría ahorrar dinero y contribuir a la sostenibilidad», dice Webb.

Añadió: «Usar el agua de manera más eficiente es un objetivo de sostenibilidad importante para la agricultura».

Webb dice que la «agricultura vertical» en interiores también podría mejorarse mediante el cronocultivo. El enfoque, que se utiliza principalmente para las verduras de hoja verde en la actualidad, produce cultivos en condiciones de luz y temperatura muy controladas, pero también puede consumir mucha energía. Con el conocimiento del reloj interno de las plantas y la capacidad de cambiarlo mediante la modificación genética, los ciclos de iluminación y calefacción podrían adaptarse a la planta para un crecimiento altamente eficiente.

«En la agricultura vertical, el cronocultivo podría dar un control total sobre el cultivo. Podríamos cultivar plantas de cultivo específicas con relojes internos adecuados para el cultivo en interiores y optimizar los ciclos de luz y temperatura para ellos», dice Webb.

Una tercera aplicación potencial del cronocultivo es la poscosecha, cuando las plantas se deterioran lentamente y continúan siendo devoradas por las plagas. Existe buena evidencia de que el daño causado por las plagas se puede reducir manteniendo los ritmos internos de las plantas cosechadas.

«Las respuestas de las plantas a las plagas están optimizadas: son más resistentes a las plagas en el momento del día en que las plagas están activas», dice Webb. «Por lo tanto, una simple luz en el camión refrigerado que se enciende y apaga para imitar el ciclo día / noche usaría el reloj interno de las plantas para ayudar a mejorar el almacenamiento y reducir los desechos».

Los investigadores dicen que al seleccionar plantas con características particulares como el tiempo de floración tardía para un mayor rendimiento, los mejoradores de cultivos ya han estado seleccionando sin saberlo las plantas con el reloj interno más adecuado . Una nueva comprensión de los genes implicados en el reloj podría hacer que este tipo de reproducción sea mucho más selectiva y eficaz.

Webb dice que hay muchas oportunidades para que el cronocultivo haga que la producción de alimentos sea más sostenible. Los detalles serían diferentes para cada ubicación y cultivo, y aquí es donde ahora se necesita más investigación. Confía en que el enfoque puede formar parte de la solución para alimentar a nuestra creciente población de manera sostenible.

Se ha estimado que necesitaremos producir más alimentos en los próximos 35 años que se haya producido en la historia de la humanidad, dados los aumentos proyectados en la población mundial y el cambio en las dietas a medida que aumentan los ingresos.

Ahora se está aplicando una idea similar en la medicina humana: la ‘cronomedicina’ está descubriendo que los medicamentos son más efectivos cuando se toman en un momento específico del día.



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