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Jardines vegetales de interior editados por Gene, tratamiento avanzado de aguas residuales para abordar la crisis alimentaria

Soluciones para satisfacer las demandas alimentarias del futuro
Garantizar la seguridad alimentaria requiere investigación y soluciones innovadoras. Crédito: Universidad Nacional de Singapur

El cambio climático, el aumento de la población y la reducción de las tierras de cultivo amenazan la seguridad alimentaria mundial. 


por la Universidad Nacional de Singapur


Mientras el futuro de los alimentos está en juego, la investigación innovadora y el desarrollo de soluciones alimentarias urbanas sostenibles podrían inclinar la balanza a nuestro favor.

En NUS, los grupos de investigación han estado trabajando en soluciones para abordar la inminente crisis de seguridad alimentaria. Recientemente, tres equipos obtuvieron fondos de la Agencia de Alimentos de Singapur (SFA) para su trabajo centrado en la producción urbana sostenible de alimentos. Estos proyectos tienen como objetivo aumentar la productividad de los productores de alimentos locales al tiempo que equilibran factores clave como la rentabilidad, la sostenibilidad y la resiliencia climática.

Estos tres proyectos NUS están financiados por el Programa de Investigación y Desarrollo (I + D) de Historia Alimentaria de Singapur de la SFA, que tiene como objetivo desarrollar el ecosistema local de I + D de tecnología agrícola y soluciones alimentarias urbanas sostenibles para respaldar el objetivo «30 por 30» de Singapur para la seguridad alimentaria.

Variedades mejoradas de hortalizas de hoja para granjas urbanas

Como país con escasez de tierras, Singapur importa la mayor parte de sus alimentos, lo que lo hace vulnerable a las interrupciones del suministro mundial de alimentos. La agricultura urbana en entornos controlados podría ser una solución prometedora para que Singapur mejore su autosuficiencia alimentaria, pero su éxito se basa en tener variedades de cultivos robustas y condiciones de crecimiento optimizadas con bajas huellas ambientales.

Soluciones para satisfacer las demandas alimentarias del futuro
El equipo dirigido por el profesor Yu creará variedades mejoradas de hortalizas de hoja para la agricultura urbana mediante el uso de enfoques de reproducción clásicos o métodos avanzados de edición de genes. Aquí se muestran tres variedades de suma choy. Crédito: Yu Hao

Actualmente, los cultivos alimentarios cultivados en granjas de interior no son los cultivares ideales personalizados para entornos controlados. Esto provoca una producción de cultivos insostenible, con bajos rendimientos y calidad limitada, al tiempo que incurren en altos gastos operativos. Por lo tanto, un equipo dirigido por el profesor Yu Hao, director de Ciencias Biológicas de NUS, está buscando desarrollar canales de reproducción de alta eficiencia para mejorar la genética de vegetales de hoja populares como choy sum y kale, para que se adapten mejor a entornos urbanos controlados. .

El profesor Yu y los miembros de su equipo , que incluyen al profesor asociado Chew Fook Tim de NUS Biological Sciences, y al Dr. Shen Lisha del Laboratorio de Ciencias de la Vida de Temasek, desarrollarán nuevas tecnologías de reproducción que pueden seleccionar características clave de las plantas para la agricultura de interior, como la tasa de crecimiento, el cultivo rendimiento, nivel de nutrientes y arquitectura de la planta. Luego, crearán nuevas variedades de hortalizas de hoja con mejores rendimientos y valores nutricionales que se adaptan a los entornos de producción de interior. También desarrollarán estrategias de mejoramiento eficientes que pueden crear una variedad de cultivos alimentarios para los sistemas agrícolas urbanos.

«El éxito de nuestro proyecto contribuirá a impulsar la seguridad alimentaria y creará una industria agrícola urbana sostenible en Singapur. No solo creará variedades mejoradas de cultivos con los rasgos deseados que tienen valores comerciales inmediatos para la agricultura de interior, sino que también desarrollará capacidades de investigación para la reproducción de otros cultivos novedosos. cultivos para el desarrollo sostenible de la industria agrícola de interior competitiva a nivel mundial en Singapur «, dijo el profesor Yu.

Mantener los peces locales sanos y libres de virus.

La acuicultura, el cultivo de peces, mariscos y plantas acuáticas, es un importante sector productor de alimentos en Singapur. Sin embargo, la piscicultura de alta intensidad a menudo se ve obstaculizada por enfermedades virales que causan pérdidas significativas en la acuicultura. En particular, el virus de la necrosis nerviosa (NNV) y el virus de la enfermedad de la caída de escamas (SDDV) son dos infecciones virales importantes que afectan a la lubina asiática que se cultiva comúnmente en Singapur. Desafortunadamente, actualmente no hay vacunas disponibles contra estos dos virus.

Soluciones para satisfacer las demandas alimentarias del futuro
Una piscifactoría en Singapur. Crédito: He Jianzhong

Para abordar este problema, el profesor Yang Daiwen de NUS Biological Sciences y el co-investigador principal Dr. Mookkan Prabakaran del Laboratorio de Ciencias de la Vida de Temasek, tienen como objetivo desarrollar vacunas contra NNV y SDDV que se puedan administrar por vía oral o mediante la inmersión de las larvas de peces y los alevines. Las vacunas se basarán en partículas similares a virus que tienen formas similares a las de los virus naturales, pero que no son infecciosas.

«Los métodos desarrollados en este proyecto también facilitarán la producción de vacunas para peces contra patógenos distintos del NNV y SDDV», dijo el profesor Yang.

El equipo de investigación también espera que el desarrollo de estas vacunas pueda generar beneficios económicos y sociales a largo plazo para Singapur, al aumentar la sostenibilidad de las industrias piscícolas del país.

Uso de microbios para filtrar los desechos de las piscifactorías

Las aguas residuales de las piscifactorías son ricas en nutrientes como nitrógeno y fosfatos, y provocan un enorme aumento de las poblaciones de fitoplancton. Comúnmente conocido como floración de algas, este fitoplancton puede tener impactos severos en la biodiversidad acuática e incluso producir neurotoxinas que pueden ingresar a la cadena alimentaria y amenazar a las poblaciones humanas.

Soluciones para satisfacer las demandas alimentarias del futuro
El equipo dirigido por el profesor asociado He Jianzhong (izquierda) está investigando el uso de microbios especializados para eliminar los nutrientes excesivos de las piscifactorías. Crédito: Universidad Nacional de Singapur

Uno de los principales objetivos de los sistemas modernos de tratamiento de aguas residuales es la eliminación de nitrógeno y fósforo. Este es un enfoque económico y eficaz que puede adaptarse fácilmente a diferentes entornos y podría reducir el impacto de la deposición de nutrientes de las instalaciones de acuicultura en Singapur.

El profesor asociado He Jianzhong de NUS Civil and Environmental Engineering está desarrollando una solución para filtrar los nutrientes de los desechos líquidos de las granjas de peces. Este método implica exponer bacterias que consumen nitrógeno y fosfato a las aguas residuales de las pesquerías.

«Una tecnología sostenible es la clave para maximizar la producción de la acuicultura. Aquí empleamos microbios especializados para eliminar los nutrientes excesivos de las piscifactorías para aumentar la productividad», explicó el profesor asociado He.

Mediante el uso de un biorreactor microbiano optimizado para eliminar el exceso de nitrógeno y fósforo de las aguas residuales de la acuicultura, Assoc Prof He y su equipo esperan permitir que la industria acuícola local prospere y se expanda sin dañar los ecosistemas de los que depende.



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