Apenas puedo oír a Esther Ngumbi por encima del rugido de los ventiladores del invernadero mientras me muestra su laboratorio en la azotea de Morrill Hall.
Por Diana Yates, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Los bancos están llenos de plantas de tomates, y los tomates no tienen buen aspecto. La mitad de las plantas están sumergidas en recipientes con agua. Sus hojas están amarillas y marchitas. Algunos de los tomates moribundos han florecido. Veo uno o dos tomates bebé en un par de plantas delgadas.
Pero no es la única tortura que sufren los tomates. Alguien les ha atado bolsitas a los tallos. En el interior de las bolsas, unas orugas verdes y gordas devoran las hojas de los tomates.
La profesora de entomología Ngumbi tiene muchas preguntas y así es como se ha propuesto responder algunas de ellas. Está inundando deliberadamente los tomates para ver cómo podrían responder a las condiciones de inundación en los campos de los agricultores, una situación que se está volviendo más común como resultado del cambio climático.
“En la naturaleza, las plantas se ven sometidas a muchos factores de estrés durante las inundaciones”, afirma Ngumbi. “Una vez que los tomates se inundan, ya están débiles, por lo que lo más probable es que atraigan a los insectos, a los que les gusta comerse las plantas más débiles. Estamos investigando cómo afrontan las plantas el estrés combinado de las inundaciones y la herbivoría”.
Esto explica las orugas. Son la forma larvaria de Manduca sexta, el gusano cuerno del tabaco. Se están alimentando de una de las dos variedades de tomates tradicionales que Ngumbi está utilizando en el experimento: Cherokee morado y alemán rayado.
La mitad de las plantas de tomate del invernadero no están inundadas, lo que permite al equipo comparar las plantas estresadas con las que crecen en condiciones más comunes. Pero hay más investigaciones en curso al respecto.
“En este experimento también nos centramos en los microbios”, afirma Ngumbi. “Queremos entender cómo cambia la comunidad microbiana en condiciones de inundación”.
Uno de los principales objetivos de Ngumbi es la influencia de los microbios del suelo en la salud y la productividad de las plantas. Le fascinan los hongos micorrízicos, que forman asociaciones íntimas con las raíces de las plantas y les ofrecen elementos esenciales como nitrógeno a cambio de la glucosa que aportan las raíces.
Las plantas de tomate crecen en tierra de una granja de Illinois, pero la mitad de ellas también fueron inoculadas con mantillo de un agricultor local que ha desarrollado su propia receta para nutrir los hongos micorrízicos en el suelo. Ngumbi quiere ver si esta inoculación hace alguna diferencia en la capacidad de las plantas para defenderse de las orugas gordas.
Para medir las defensas de las plantas, el equipo de Ngumbi recoge muestras de gases emitidos por las plantas y las analiza para detectar compuestos orgánicos volátiles , las sustancias químicas que las plantas utilizan para ahuyentar a los insectos que querrían comérselas.
Dos años después, Ngumbi publica los resultados de estos y otros experimentos de laboratorio. Descubrió que las dos variedades de tomates diferían en la expresión genética y en los compuestos volátiles que emitían, antes de cualquier intervención. Y cuando se inundaban, ambas variedades de tomates tenían perfiles de emisión química muy diferentes a los de las cultivadas en condiciones normales. La herbivoría influyó en la producción de estos compuestos volátiles, pero no tanto como lo hizo la inundación.
Hoy en día, los experimentos continúan y el interés de Ngumbi por los efectos de las inundaciones no ha hecho más que intensificarse. En una nueva revisión publicada en la revista Trends in Plant Research , explica los numerosos cambios que se producen cuando las plantas se inundan con agua durante días o semanas.
“Las inundaciones son diferentes de otros factores de estrés relacionados con el clima porque privan a las plantas de oxígeno, un elemento y sustrato esencial e indispensable para el crecimiento y desarrollo de las plantas”, escribe Ngumbi. Las inundaciones alteran el metabolismo de las plantas y la generación de energía e interfieren en la fotosíntesis. Las inundaciones matan las bacterias beneficiosas y promueven la presencia de microbios patógenos en el suelo. También pueden comprometer la capacidad de las plantas para defenderse de enfermedades e insectos dañinos como el gusano cuerno del tabaco.
Ngumbi advierte también que el aumento de las inundaciones puede socavar décadas de investigación destinadas a lograr que las plantas sean más resistentes al cambio climático. Las inundaciones pueden frustrar los esfuerzos por mejorar la calidad del suelo y la salud microbiana para que los cultivos sean más resistentes a factores estresantes como el calor y la sequía. Las inundaciones también pueden eliminar los avances obtenidos con la ingeniería genética o el mejoramiento de plantas.
Se prevé que la intensidad y frecuencia de las inundaciones aumenten aproximadamente un 7% por cada grado centígrado de aumento en las temperaturas medias mundiales, escribe Ngumbi, por lo que los científicos deben tener en cuenta los impactos de las inundaciones para “proteger los enormes avances logrados en la creación de cultivos resistentes al clima”.
Más información: Esther Ndumi Ngumbi, ¿Podrían las inundaciones socavar el progreso en la creación de cultivos resistentes al clima?, Trends in Plant Science (2024). DOI: 10.1016/j.tplants.2024.07.017
