La agricultura moderna depende de fertilizantes nitrogenados de síntesis química, que proporcionan altos rendimientos, pero también pueden generar importantes costos ambientales y económicos. La fijación biológica del nitrógeno ya suministra nitrógeno a las leguminosas, y se están realizando varios estudios para extenderla a cultivos no leguminosos como el maíz. En el maíz, se ha demostrado que las raíces aéreas facilitan la fijación en algunas variedades mexicanas. Sin embargo, hasta ahora se desconocía gran parte de la genética que controla el número y el tamaño de las raíces aéreas.
Investigadores de la Universidad de Georgia y la Universidad de Wisconsin-Madison han estudiado la contribución de las raíces aéreas a la fijación biológica de nitrógeno (FBN) en el maíz e identificado rasgos genéticos que favorecen este fenómeno en variedades tradicionales del sur de México. Las raíces aéreas crecen literalmente por encima del suelo y secretan una mucosidad rica en carbohidratos que constituye un hábitat ideal para las bacterias fijadoras de nitrógeno.
En el estudio, las plantas de maíz Oaxa524 cultivadas en invernaderos mostraron eficiencia en la absorción de nitrógeno atmosférico. Las pruebas del isótopo nitrógeno-15 mostraron que casi la mitad del nitrógeno de la planta provenía de la atmósfera al inocularse con bacterias fijadoras de nitrógeno. La línea comercial PHP02, sin una cantidad significativa de mucílago, mostró solo el 15%.
Los científicos cruzaron Oaxa524 con la línea élite PHZ51, creando poblaciones de haploides dobles. A partir de esto, evaluaron cinco características: diámetro y número de raíces aéreas, número de nudos radiculares, diámetro del tallo y fecha de floración. Los datos de 2023 y 2024, obtenidos de experimentos universitarios, mostraron que estas características dependen de factores ambientales, pero con una herencia genética significativa.
La heredabilidad fue del 76 % para el diámetro de las raíces aéreas y del 70 % para el número de nudos radiculares. El número de raíces por nudo se vio más afectado por los cambios ambientales, con una heredabilidad del 59 %. Sin embargo, la influencia genética es significativa. El análisis de correlación mostró que las plantas con tallos más gruesos tienden a tener raíces más grandes y voluminosas, pero las correlaciones entre el diámetro y el número de raíces son débiles.
El mapeo cuantitativo de rasgos (QTL) identificó 16 regiones genómicas asociadas con estos rasgos. Once QTL afectan el diámetro de las raíces aéreas, cinco se asocian con el número de raíces por nudo y cinco con el número de nudos con raíces. Algunos de estos loci ya coinciden con genes candidatos identificados en otros estudios sobre la arquitectura radicular.
Los autores (Daniel Laspisa, Rafael Venado, Rubens Diogo, Jean-Michel Anet, Jason G. Wallace) destacan que la eficacia de esta fijación depende de la humedad ambiental, necesaria para la producción de moco, y de la presencia de las bacterias necesarias. El uso de inóculos podría ser necesario en las primeras generaciones adaptadas a esta tecnología.
Las perspectivas son fascinantes. Estudios previos del sorgo han demostrado que las raíces aéreas fijadoras de nitrógeno se perdieron debido a la selección negativa durante el mejoramiento. En el maíz, este patrón parece repetirse. Restaurar este potencial en el germoplasma y reintroducirlo en líneas modernas podría marcar el comienzo de una nueva era en la agricultura: variedades que puedan alimentarse del aire.
Fuentes: Universidad de Georgia, Universidad de Wisconsin – Madison, Revista Cultivar.
