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Semillas de ingeniería para resistir la sequía

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Crédito: Unsplash / CC0 Public Domain

A medida que el mundo continúa calentándose, muchas regiones áridas que ya tienen condiciones marginales para la agricultura estarán cada vez más bajo estrés, lo que podría conducir a una grave escasez de alimentos. 


por David L. Chandler, Instituto de Tecnología de Massachusetts


Ahora, los investigadores del MIT han ideado un proceso prometedor para proteger las semillas del estrés de la escasez de agua durante su fase crucial de germinación, e incluso proporcionar a las plantas nutrición adicional al mismo tiempo.

El proceso, que se somete a pruebas continuas en colaboración con investigadores en Marruecos, es simple y económico, y podría implementarse ampliamente en regiones áridas , dicen los investigadores. Los hallazgos se informan esta semana en la revista Nature Food , en un artículo del profesor de ingeniería civil y ambiental del MIT Benedetto Marelli, el estudiante de doctorado del MIT Augustine Zvinavashe ’16 y otros ocho en el MIT y en la Universidad Politécnica Rey Mohammed VI en Marruecos.

El recubrimiento de dos capas que desarrolló el equipo es una consecuencia directa de años de investigación de Marelli y sus colaboradores en el desarrollo de recubrimientos de semillas para conferir varios beneficios. Una versión anterior permitía que las semillas resistieran una alta salinidad en el suelo, pero la nueva versión tiene como objetivo abordar la escasez de agua.

«Queríamos hacer un recubrimiento que fuera específico para hacer frente a la sequía», explica Marelli. «Debido a que existe una clara evidencia de que el cambio climático va a impactar en la cuenca del área mediterránea», dice, «necesitamos desarrollar nuevas tecnologías que puedan ayudar a mitigar estos cambios en los patrones climáticos que van a hacer que haya menos agua disponible». a la agricultura «.

El nuevo recubrimiento, que se inspira en los recubrimientos naturales que se encuentran en algunas semillas como la chía y la albahaca, está diseñado para evitar que las semillas se sequen. Proporciona una capa similar a un gel que retiene tenazmente la humedad que llega y envuelve la semilla.

Una segunda capa interna del recubrimiento contiene microorganismos preservados llamados rizobacterias y algunos nutrientes para ayudarlos a crecer. Cuando se exponen al suelo y al agua, los microbios fijarán nitrógeno en el suelo, proporcionando a la plántula en crecimiento un fertilizante nutritivo para ayudarla.

«Nuestra idea era proporcionar múltiples funciones al recubrimiento de la semilla», dice Marelli, «no solo apuntar a esta chaqueta de agua, sino también a las rizobacterias. Este es el valor agregado real de nuestro recubrimiento de semillas, porque estos son microorganismos autorreplicantes que puede fijar nitrógeno para las plantas, por lo que pueden disminuir la cantidad de fertilizantes a base de nitrógeno que se proporcionan y enriquecer el suelo «.

Las primeras pruebas con suelo de granjas de prueba marroquíes han mostrado resultados alentadores, dicen los investigadores, y ahora se están realizando pruebas de campo de las semillas.

En última instancia, si los recubrimientos demuestran su valor a través de pruebas adicionales, los recubrimientos son lo suficientemente simples como para que puedan aplicarse a nivel local, incluso en lugares remotos del mundo en desarrollo. «Se puede hacer localmente», dice Zvinavashe. «Esa es una de las cosas en las que estábamos pensando mientras diseñábamos esto. La primera capa se puede sumergir, y luego la segunda capa, se puede rociar. Estos son procesos muy simples que los agricultores pueden hacer por sí mismos». Sin embargo, en general, Zvinavashe dice que sería más económico hacer los recubrimientos de manera centralizada, en instalaciones que puedan preservar y estabilizar más fácilmente las bacterias fijadoras de nitrógeno.

Los materiales necesarios para los recubrimientos están fácilmente disponibles y ya se utilizan a menudo en la industria alimentaria, dice Marelli. Los materiales también son completamente biodegradables, y algunos de los compuestos en sí mismos pueden derivarse de los desechos de alimentos, lo que permite la posibilidad eventual de sistemas de circuito cerrado que reciclan continuamente sus propios desechos.

Aunque el proceso agregaría una pequeña cantidad al costo de las semillas en sí, dice Marelli, también puede producir ahorros al reducir la necesidad de agua y fertilizantes. El saldo neto de costos y beneficios queda por determinar mediante más investigaciones.

Aunque las pruebas iniciales con frijoles comunes han mostrado resultados prometedores mediante una variedad de medidas, incluida la masa de la raíz, la altura del tallo, el contenido de clorofila y otras métricas, el equipo aún no ha cultivado una cosecha completa a partir de semillas con el nuevo recubrimiento hasta el final. cosecha, que será la prueba definitiva de su valor. Suponiendo que mejore los rendimientos de la cosecha en condiciones áridas, el siguiente paso será extender la investigación a una variedad de otras semillas de cultivos importantes, dicen los investigadores.

«El sistema es tan simple que se puede aplicar a cualquier semilla», dice Marelli. «Y podemos diseñar el recubrimiento de semillas para responder a diferentes patrones climáticos». Incluso podría ser posible adaptar los recubrimientos a la lluvia pronosticada de una temporada de crecimiento en particular, dice.



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