El vital sector agrícola de Australia se verá muy afectado por el constante aumento de las temperaturas globales. Nuestro clima ya es propenso a sequías e inundaciones.
por Mohan Singh y Prem Bhalla
Se espera que el cambio climático acentúe esta situación, provocando sequías repentinas, cambios en los patrones de lluvia e intensas inundaciones. Las ganancias agrícolas cayeron un 23% en los 20 años transcurridos hasta 2020, y se espera que la tendencia continúe.
Si no se controla, el cambio climático dificultará la producción de alimentos a gran escala. Obtenemos más del 40% de nuestras calorías de tan solo tres plantas: trigo, arroz y maíz. El cambio climático plantea riesgos muy reales para estas plantas, y investigaciones recientes sugieren la posibilidad de que se produzcan pérdidas sincronizadas de cosechas .
Si bien durante mucho tiempo hemos modificado nuestros cultivos para repeler plagas o aumentar los rendimientos, hasta ahora ningún cultivo comercial ha sido diseñado para tolerar el calor. Estamos trabajando en este problema intentando que las plantas de soja sean capaces de tolerar el clima extremo de un mundo más cálido.
¿Qué amenaza supone el cambio climático para nuestra alimentación?
Para 2050, la producción de alimentos debe aumentar en un 60% para alimentar a los 9.800 millones de personas que se prevé que habitarán el planeta, según estimaciones de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura .
Cada aumento de 1°C en la temperatura durante las temporadas de cultivo está relacionado con una caída del 10% en el rendimiento del arroz. Un aumento de temperatura de 1°C podría provocar una caída del 6,4% en el rendimiento del trigo en todo el mundo. Es como si excluyéramos de la ecuación a un importante exportador de cultivos como Ucrania (6% de los cultivos comercializados antes de la guerra).
Las plantas, a diferencia de los animales, no pueden refugiarse del calor. La única solución es hacerles más capaces de tolerar lo que está por venir.
Estos eventos ya están llegando. En abril de 2022, los agricultores del estado indio de Punjab perdieron más de la mitad de su cosecha de trigo debido a una ola de calor abrasadora. Este mes, las temperaturas abrasadoras en el sudeste asiático están devastando las cosechas .
¿Qué les sucede a las plantas cuando se enfrentan a un calor extremo?
Las plantas utilizan la fotosíntesis para convertir la luz solar y el dióxido de carbono en alimentos azucarados. Cuando hace demasiado calor, este proceso se vuelve más difícil.
Más calor obliga a las plantas a evaporar el agua para enfriarse. Si una planta pierde demasiada agua, sus hojas se marchitan y su crecimiento se detiene. Los paneles solares de una planta (las hojas) no pueden capturar la luz del sol cuando se marchitan. Sin agua, sin energía para producir la fruta o el grano que queremos comer. Cuando la temperatura del aire alcanza los 50°C, la fotosíntesis se detiene .
Las temperaturas más altas pueden dificultar que las plantas produzcan polen y semillas, y pueden hacer que florezcan antes. El calor debilita la planta, dejándola más vulnerable a plagas y enfermedades.
Nuestros cultivos de semillas (desde arroz hasta trigo y soja) dependen de la reproducción sexual . Las plantas deben ser fertilizadas (polinizadas por abejas y moscas, por ejemplo) para producir un buen rendimiento.
Si ocurre una ola de calor durante el período de fertilización, a las plantas les resulta más difícil sembrar sus semillas y el rendimiento del agricultor cae. Peor aún, las altas temperaturas provocan polen estéril, lo que reduce drásticamente la cantidad de semillas que una planta puede producir. A los polinizadores, como las abejas, también les resulta difícil adaptarse al calor.
Preparando nuestros cultivos
Para dar a nuestros cultivos las mejores posibilidades, tendremos que utilizar técnicas de modificación genética. Si bien estas han sido a menudo controvertidas, son nuestra mejor opción para responder a la amenaza.
La razón es que la modificación genética nos brinda un control más preciso sobre el genoma de una planta que el método tradicional de reproducción para rasgos específicos. También es mucho más rápido porque podemos aislar genes de un organismo y transferirlos a otro sin reproducción sexual. Entonces, si bien no podemos cruzar girasoles con trigo mediante reproducción sexual, podemos tomar genes de girasol y transferirlos al trigo.
Durante décadas, hemos dependido de versiones genéticamente modificadas de algunos de nuestros cultivos alimentarios y de fibras más importantes. Casi el 80% de la soja en todo el mundo ha sido modificada genéticamente para aumentar el rendimiento y hacerla más nutritiva. La canola genéticamente modificada representa más del 90% de la producción en Canadá y Estados Unidos, mientras que alrededor del 20% de la canola cultivada en Australia está modificada genéticamente. Pero hasta ahora, no hemos tenido cultivos adoptados comercialmente modificados para resistir el calor.
Una forma de hacerlo es buscar plantas tolerantes al calor y transferir sus habilidades a nuestros cultivos. Algunas plantas son notablemente tolerantes al calor, como el fósil viviente welwitschia mirabilis , que puede sobrevivir en el desierto de Namibia con precipitaciones casi nulas .
Choque térmico y sensores de calor.
Las células vegetales poseen proteínas de choque térmico, al igual que las nuestras. Estos ayudan a las plantas a sobrevivir al calor protegiendo el proceso de plegamiento de proteínas en otras proteínas. Si las proteínas de choque térmico no estuvieran ahí, las proteínas vitales se desplegarían en lugar de plegarse y adoptarían la forma adecuada para el trabajo.
Podemos intentar fortalecer el funcionamiento de estas proteínas de choque térmico existentes, para que las células puedan seguir funcionando en condiciones más cálidas.
También podemos modificar el comportamiento de los genes que actúan como sensores de calor. Estos genes funcionan como interruptores maestros, controlando la respuesta de una célula al calor mediante la invocación de proteínas protectoras de choque térmico y antioxidantes.
En nuestro laboratorio, hemos modificado plantas de soja fortaleciendo estos genes de interruptor maestro sensibles al calor. Las plantas de soja que expresan niveles más altos de este gen tuvieron aumentos significativos en la protección. En condiciones de olas de calor cortas e intensas, estas plantas modificadas se marchitaron menos, produjeron polen más viable, tuvieron menos deformidades estructurales y tuvieron mejores rendimientos en condiciones de estrés por calor.
¿Qué pasa con el trigo?
Si bien nos hemos acostumbrado a la soja genéticamente modificada, todavía no hemos llegado a un acuerdo con la necesidad de modificar el trigo, el cultivo básico más importante.
Las olas de calor plantean un problema similar para el trigo, pero la aceptación de la comunidad no existe. La reacción contra el trigo modificado ha sido muy fuerte .
En el laboratorio, investigadores de universidades y empresas agrícolas han logrado modificar el trigo para que tolere más calor . Pero ninguno de estos cambios se ha traducido en cultivos plantados en los campos.
Si queremos alimentar a una población creciente en un planeta más caliente, esto tendrá que cambiar.
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original .
