Un equipo de investigación dirigido por el profesor Xu Cao del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia China de Ciencias, en colaboración con el equipo del profesor Chen Fan en el Laboratorio Nacional de Yazhouwan, ha diseñado con éxito una variedad de tomate optimizada para el cultivo vertical, mejorando significativamente la eficiencia de producción en sistemas de fábricas de plantas.
por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias
Sus hallazgos, publicados en el Journal of Integrative Plant Biology , demuestran cómo la integración de homólogos de genes de la Revolución Verde con genes antiflorígenos a través de la edición del genoma puede abordar barreras de larga data para escalar la agricultura vertical.
La agricultura vertical, también conocida como sistemas de cultivo industrial, combina la agricultura en ambiente controlado con métodos de cultivo vertical para permitir la producción de cultivos de alto rendimiento a escala industrial. Sin embargo, este modelo enfrenta importantes desafíos, como la excesiva demanda energética y la disponibilidad limitada de variedades de cultivos optimizadas para el cultivo en interiores, lo que impide la expansión industrial de los sistemas de cultivo industrial.
Este modelo se considera cada vez más una solución prometedora a los desafíos que plantean el cambio climático , la disminución de las tierras cultivables , la escasez de agua y la rápida urbanización . Al amortiguar la variabilidad climática, apoyar la producción descentralizada de alimentos y ofrecer un despliegue modular para la respuesta a emergencias , la agricultura vertical posee un potencial estratégico para la seguridad alimentaria en el siglo XXI.
A pesar de su promesa, la implementación a gran escala de la agricultura vertical se ha visto obstaculizada por dos obstáculos importantes: el alto consumo de energía y la falta de variedades de cultivos adecuadas para el cultivo en interiores que ahorren espacio.
La mayoría de los cultivos tradicionales, en particular las solanáceas como el tomate, el pepino y el pimiento, tienen patrones de crecimiento complejos y ciclos de cosecha prolongados, lo que los hace poco adaptados a entornos agrícolas confinados y de alta densidad.
Como resultado, las granjas verticales se han centrado predominantemente en el cultivo de hortalizas de hojas compactas y de ciclo rápido.
Para abordar esto, el equipo del profesor Xu Cao agregó los homólogos del gen Green Revolution GA20ox con los genes antiflorígenos SP y SP5G, creando con éxito un módulo molecular diseñado para revolucionar la agricultura vertical.
La eliminación del gen SlGA20ox1 en tomates da como resultado una arquitectura vegetal prometedora, ideal para la agricultura vertical, caracterizada por tallos cortos y una copa compacta. Al cultivarse en una granja vertical comercial equipada con un sistema de cultivo hidropónico automatizado con LED multicapa, el mutante slga20ox1 ahorró espacio en un 75 %, logrando un aumento del 38-69 % en la producción de frutos gracias a una plantación de alta densidad, un uso eficiente del espacio y un bajo consumo de energía para la iluminación.
Combinando mutaciones del gen SlGA20ox1 con los genes SP y SP5G, han creado una arquitectura vegetal más compacta con floración acelerada y maduración sincronizada de los frutos.
En granjas verticales comerciales , el mutante sp sp5g slga20ox1 redujo la ocupación del espacio en un 85%, acortó el ciclo de cosecha en un 16% y aumentó el rendimiento efectivo en un 180%, mejorando significativamente la eficiencia de producción.
Dado que las vías de la giberelina y el florígeno se conservan en varios cultivos, el módulo molecular desarrollado en nuestro estudio para revolucionar la agricultura vertical promete ser aplicable para la rápida personalización de variedades especializadas en otras hortalizas solanáceas para la agricultura vertical.
En general, este estudio proporciona una nueva solución para desarrollar rápidamente cultivares de frutas y hortalizas adaptadas a la agricultura vertical.
Más información: Xuchen Yu et al., Aprovechamiento de los genes de la Revolución Verde para optimizar la eficiencia de la producción de tomate en la agricultura vertical, Journal of Integrative Plant Biology (2025). DOI: 10.1111/jipb.13927
