A medida que el cambio climático empeora las condiciones de sequía global, obstaculizando la producción de cultivos, los investigadores de la Universidad Penn State han desarrollado una nueva herramienta de alta tecnología para cultivar maíz para que sea tolerante a la sequía y con sistemas de raíces fuertes que ayuden a las plantas no solo a resistir el estrés sino también a almacenar carbono en mayor profundidad en el suelo.
Jeff Mulhollem escribe sobre esto en un comunicado de la Universidad Estatal de Pensilvania. Los investigadores, en un artículo publicado en Crop Science, describen un método en el que la profundidad de las raíces de las plantas se puede evaluar con precisión escaneando las hojas mediante espectroscopía de fluorescencia de rayos X, un proceso que detecta elementos químicos en el follaje. La idea detrás del método es que las raíces absorben los elementos que encuentran dependiendo de la profundidad que alcanzan, y existe una correlación entre los elementos químicos de las hojas y la profundidad de las raíces.
La nueva tecnología es objeto de una solicitud de patente provisional de Penn State porque promete acelerar el proceso de mejoramiento vegetal, según el líder del equipo de investigación Jonathan Lynch, profesor emérito de ciencias vegetales en la Facultad de Ciencias Agrícolas. La capacidad de medir la profundidad de las raíces de las plantas sin desenterrarlas es una tecnología revolucionaria, afirma.
“Hace mucho que conocemos los beneficios de los sistemas de raíces más profundas: son más tolerantes a la sequía y tienen una mayor capacidad para absorber nitrógeno, que tiende a viajar a gran profundidad con el agua, pero el desafío ha sido cómo medir la profundidad de las raíces en el campo. Para seleccionar cultivos con sistemas de raíces más profundos, es necesario observar miles de plantas. Desenterrarlas es costoso y requiere mucho tiempo porque algunas de estas raíces tienen dos metros o más de profundidad. Cabe señalar un matiz más importante. Los cultivos con sistemas de raíces profundas son más eficientes para almacenar carbono en el suelo. Y el suelo es un buen lugar para almacenar carbono porque el carbono en la atmósfera es malo: causa el calentamiento global. El carbono del suelo es bueno: aumenta la fertilidad”, explicó Jonathan Lynch.
El desarrollo del nuevo método, que los investigadores llamaron LEADER (Acumulación de elementos foliares a partir de raíces profundas), tomó seis años e implicó recolectar y analizar más de 2.000 muestras de suelo en cuatro sitios de investigación en todo el país, así como analizar 30 líneas genéticamente diversas de maíz, dijo Molly Hanlon, ex científica postdoctoral en el grupo de investigación de Lynch.
Los investigadores descubrieron que podían clasificar correctamente las zonas con las raíces más largas y profundas (más de 30 o 40 centímetros) utilizando el método LEADER con gran precisión.
“El principio básico de la ciencia del suelo es que las propiedades biológicas, físicas y químicas varían con la profundidad del suelo. Y las raíces de las plantas crecen a través de estas diferentes capas de suelo. Luego, los elementos se transportan a los brotes, donde podemos determinar rápida y fácilmente el contenido elemental del tejido de la hoja mediante fluorescencia de rayos X. Por lo tanto, las hojas pueden servir como indicadores o sensores de dónde están las raíces en el suelo”, dijo Hanlon, ahora científico principal del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth en St. Louis.
En el estudio, los científicos pudieron estimar con precisión la profundidad de las raíces analizando la acumulación foliar de elementos que se encuentran naturalmente en diferentes suelos. Como método alternativo para estimar la profundidad de las raíces, tanto en experimentos de campo como de invernadero, inyectaron estroncio en el suelo a una profundidad determinada como marcador para el ensayo LEADER. Más tarde recolectaron plantas que crecían cerca y descubrieron que el estroncio encontrado en las hojas estaba altamente correlacionado con la profundidad de sus raíces.
Aunque el método LEADER se implementó en el maíz, ofrece aplicaciones más amplias, sugirió Lynch. “Tenía sentido realizar la investigación con maíz: es uno de los cultivos más importantes del mundo y se cultiva ampliamente como alimento básico para las personas, alimento para el ganado, biocombustible y materia prima industrial. Los cultivos de maíz con sistemas de raíces más profundos, capaces de absorber más agua y nitrógeno en condiciones limitadas, al tiempo que aumentan el almacenamiento de carbono a largo plazo en el suelo, serían un avance importante. Pero este método LEADER se puede utilizar con todas las plantas”, concluyó.
Fuente, foto e imagen: Universidad Estatal de Pensilvania.
