La agricultura en Europa se ve cada vez más afectada por condiciones climáticas extremas que provocan pérdidas de cultivos.
por Hendrik Schneider, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) eV
En 2018, los daños sólo en Alemania ascendieron a unos 770 millones de euros. Hacer que las plantas de trigo sean más resilientes a estas tensiones podría contribuir significativamente a salvaguardar la producción mundial de alimentos.
En el marco del proyecto VolCorn, científicos de cuatro instituciones de investigación no universitarias han estado estudiando, desde perspectivas muy diferentes, cómo las plantas de trigo y los microorganismos como hongos y bacterias que las colonizan responden a factores de estrés provocados por condiciones climáticas extremas como la sequía, inundaciones o plagas.
La suposición subyacente es que la microbiota, la comunidad de microorganismos dentro y alrededor de la planta, es tan importante para la planta como lo son los microorganismos para el sistema inmunológico humano. Por lo tanto, una mejor comprensión de estas interacciones es fundamental para preparar mejor a las plantas para estas situaciones de estrés.
Los compuestos orgánicos volátiles (COV), que produce la planta y que también se utilizan para «comunicarse» con la microbiota, desempeñan un papel clave en la defensa de la planta contra estos factores estresantes. Los investigadores han utilizado enfoques modernos para desentrañar estas complejas relaciones. Utilizaron métodos de biología de sistemas para estudiar los cambios en el metabolismo de las plantas y, al mismo tiempo, los cambios en la microbiota.
Los microorganismos pueden ayudar con el estrés climático
La investigación muestra que las inundaciones y las sequías no sólo reducen en general el crecimiento y el rendimiento del trigo, sino que también cambian la microbiota de las raíces y las hojas. En particular, más microbios patógenos colonizan las primeras etapas de crecimiento. Como resultado, las plantas estresadas se vuelven más susceptibles a las enfermedades.
Sin embargo, para sorpresa de los investigadores, durante las inundaciones también se acumulan bacterias beneficiosas en la zona de las raíces, favoreciendo la absorción de nutrientes y vitaminas por parte de la planta. Al mismo tiempo, la propia planta cambia enormemente su metabolismo.
Los investigadores pudieron demostrar que el aminoácido alanina desempeña un papel central en el mantenimiento del suministro de nitrógeno y el metabolismo en las plantas estresadas. «Presumiblemente, la microbiota alterada pone a disposición más vitaminas de apoyo para apoyar el metabolismo debilitado del trigo en la zona de las raíces «, explica el coordinador del proyecto Steffen Kolb de ZALF.
Las plagas afectan la formación de COV por parte de la planta de trigo, que reacciona ante esta forma de estrés con una respuesta de defensa. El proyecto también condujo al desarrollo de una nueva herramienta para el análisis de datos de mezclas complejas de diferentes COV mediante espectrometría de masas , lo que acelerará los estudios de seguimiento.
Nuevos conocimientos ayudan a los criadores y agricultores
«Esperamos que en el futuro podamos enriquecer selectivamente los microbios y sus propiedades de apoyo a las plantas para hacer que las plantas de trigo sean más resistentes al cambio climático , como el estrés por inundaciones», dice Kolb. En el fitomejoramiento, por ejemplo, ya se está trabajando en programas que fomenten la colonización de plantas con microorganismos de apoyo del suelo circundante. Otro ejemplo es la transferencia de microorganismos reductores del estrés a las plantas de trigo.
«El conocimiento adquirido a partir de la respuesta multifacética de la planta de trigo y su microbiota es de gran importancia para el mejoramiento de variedades de trigo resistentes al clima y abrirá nuevas vías para el manejo sistemático de microorganismos en la producción de cultivos agrícolas. Sin embargo, se necesitan más investigaciones experimentales . necesaria debido a las complejas relaciones involucradas», afirmó el coordinador del proyecto.
Proporcionado por el Centro Leibniz de Investigación del Paisaje Agrícola (ZALF) eV
