El proyecto europeo EVOLVE estudiará 48 genotipos para determinar si las raíces envían señales capaces de modificar su microbioma y favorecer la nutrición y la respuesta al déficit hídrico
Redactor: Javier Morales O.
Editor: Eduardo Schmitz
Un nuevo proyecto europeo coordinado por la Universidad de Aarhus, en Dinamarca, investigará si las plantas de trigo pueden enviar señales biológicas a los microorganismos que rodean sus raíces y si algunas variedades poseen una mayor capacidad para establecer relaciones que mejoren el aprovechamiento de nutrientes y la tolerancia a la sequía. La iniciativa, denominada EVOLVE, comenzará estudiando 48 genotipos de trigo durante un periodo de tres años.
La investigación parte de una hipótesis todavía por demostrar: las diferencias genéticas entre plantas podrían determinar no solo características visibles del cultivo, como rendimiento o tolerancia al estrés, sino también su capacidad para influir sobre las comunidades microbianas de la rizosfera. Si esas diferencias son suficientemente consistentes, los científicos evaluarán si podrían convertirse en un nuevo carácter de selección para el mejoramiento del trigo.
La propuesta se apoya en evidencias previas de que el cereal modifica activamente el entorno de sus raíces. Estudios de largo plazo ya han mostrado cómo las raíces del trigo reorganizan sus comunidades bacterianas y cómo esas poblaciones cambian bajo condiciones de secano y riego.
Pequeñas vesículas podrían transportar mensajes desde las raíces
EVOLVE concentrará parte de su trabajo en unas estructuras microscópicas denominadas vesículas extracelulares. Son partículas rodeadas por una membrana que pueden transportar moléculas biológicas, entre ellas pequeños ARN. Los investigadores quieren establecer si el trigo utiliza esas vesículas para enviar información a microorganismos específicos presentes alrededor de sus raíces.
El equipo analizará qué señales producen las plantas, qué microorganismos responden a ellas y si las respuestas cambian entre genotipos. También deberá determinar si esas interacciones proporcionan realmente una ventaja al cultivo en condiciones de estrés, en lugar de limitarse a demostrar que existe comunicación molecular.
La posibilidad tiene antecedentes en otras interacciones entre cereales y microorganismos. Una investigación publicada en 2025 encontró que el trigo sometido a sequía modifica las señales químicas de sus raíces y favorece determinadas bacterias del suelo, entre ellas microorganismos de los géneros Streptomyces y Leifsonia.
La eficiencia del nitrógeno será una de las preguntas centrales
Uno de los objetivos agrícolas del proyecto es determinar si estas relaciones pueden ayudar al trigo a utilizar el nitrógeno con mayor eficiencia. El cereal necesita este nutriente para desarrollarse y producir grano, pero no absorbe todo el nitrógeno suministrado mediante fertilización. Una parte puede permanecer en el sistema y otra perderse hacia el agua o la atmósfera, dependiendo del suelo, el clima y las prácticas de manejo.
Los investigadores estudiarán si el trigo puede influir sobre microorganismos que intervienen en la disponibilidad de nutrientes y si las vesículas extracelulares participan en ese proceso. La pregunta es especialmente relevante porque las relaciones entre raíces y microorganismos forman parte de los mecanismos mediante los cuales los cultivos obtienen elementos minerales que no siempre están inmediatamente disponibles para las plantas.
La intensidad de la fertilización también puede modificar estas asociaciones. Análisis recientes advierten que el exceso de fertilizantes puede debilitar microorganismos importantes para la salud del suelo, lo que ha aumentado el interés por sistemas de nutrición que combinen fertilización mineral con procesos biológicos de la rizosfera.
EVOLVE también probará biofertilizantes elaborados con algas
El proyecto evaluará además biofertilizantes basados en algas. La investigación no se limitará a comprobar si estos productos suministran nutrientes directamente a las plantas, sino que analizará si las algas pueden aportar vesículas extracelulares u otras señales biológicas capaces de modificar favorablemente la comunidad microbiana alrededor de las raíces.
Este planteamiento amplía el concepto convencional de biofertilizante. En lugar de considerar el producto únicamente como una fuente de nutrientes o microorganismos, los científicos quieren saber si puede utilizarse para orientar procesos de comunicación entre la planta y el microbioma.
Otros cultivos ya muestran el potencial productivo de las asociaciones radiculares. En ensayos realizados con arroz basmati, hongos micorrízicos beneficiosos mejoraron el desarrollo del cultivo y elevaron los rendimientos, reforzando el interés por estrategias que aprovechen microorganismos del suelo para complementar la nutrición agrícola.
La sequía permitirá comprobar si la comunicación beneficia al trigo
El segundo gran eje de EVOLVE será el estrés hídrico. Algunos microorganismos asociados con las raíces pueden contribuir a que las plantas respondan mejor cuando disminuye la disponibilidad de agua. Los científicos estudiarán si las vesículas liberadas por el trigo influyen sobre esos organismos y si los diferentes genotipos presentan capacidades distintas para establecer esa relación.
La Universidad de Aarhus también investigará específicamente cómo el estrés hídrico modifica la liberación y composición de las vesículas extracelulares producidas por las raíces. El trabajo contempla comparar cambios en el crecimiento y la fisiología de las plantas con variaciones en las señales liberadas durante la sequía y, dependiendo del desarrollo de los experimentos, durante la recuperación posterior al riego.
La respuesta de las raíces resulta decisiva cuando el agua escasea. En otros cereales se ha comprobado que la arquitectura y profundidad del sistema radicular pueden determinar diferencias importantes de tolerancia a la sequía. EVOLVE añade otra dimensión al problema al investigar no solamente la estructura física de las raíces, sino también sus relaciones biológicas con el suelo.
48 genotipos permitirán buscar diferencias aprovechables
La primera fase utilizará 48 genotipos de trigo. Los investigadores combinarán biología vegetal, microbiología, biología molecular, bioinformática e inteligencia artificial para analizar la gran cantidad de información producida por las interacciones entre plantas y microorganismos.
La comparación genética será fundamental. Para que esta característica llegue a tener utilidad en mejoramiento vegetal, primero deberá demostrarse que existen diferencias reproducibles entre genotipos y que algunas de ellas producen efectos beneficiosos sobre nutrición o tolerancia al estrés.
El coordinador de EVOLVE, Ivan A. Paponov, profesor asociado del Departamento de Ciencia de los Alimentos de la Universidad de Aarhus, subraya que el proyecto no parte de la certeza de que el mecanismo pueda aprovecharse agronómicamente. Los investigadores deberán establecer primero qué señales son producidas, cómo funcionan, qué microorganismos responden y si la variación entre genotipos resulta suficientemente importante.
Seleccionar trigo por su relación con el microbioma
Los programas de mejoramiento tradicionalmente seleccionan plantas por características como rendimiento, calidad, resistencia a enfermedades y capacidad para soportar condiciones ambientales adversas. EVOLVE examina la posibilidad de añadir otro criterio: la habilidad del genotipo para establecer interacciones beneficiosas con microorganismos.
Esta perspectiva coincide con una visión más amplia de la ecología agrícola en la que el cultivo no se considera un organismo aislado. Una revisión reciente destacó que las relaciones entre raíces, microorganismos y suelo pueden aprovecharse para fortalecer la productividad y resiliencia de los sistemas agrícolas.
El enfoque también podría modificar la manera de desarrollar bioinsumos. Si determinados genotipos reclutan o estimulan comunidades microbianas específicas, un producto biológico eficaz en una variedad podría no producir exactamente la misma respuesta en otra. Comprender esa interacción ayudaría a diseñar estrategias que consideren simultáneamente el material vegetal, los microorganismos y las condiciones del suelo.
Un proyecto europeo de 4,27 millones de euros
EVOLVE reúne a ocho organizaciones de siete países: Dinamarca, Israel, Polonia, Austria, Alemania, España y Francia. El proyecto dispone de 4.268.983 euros de financiación de la Unión Europea a través de Horizon Europe y EIC Pathfinder Challenges y tendrá una duración de 36 meses.
Su nombre completo, Translating Extracellular Vesicle Communication into AI-Guided Breeding and Smart Biofertilization, refleja los dos caminos que los investigadores pretenden conectar: utilizar el conocimiento sobre la comunicación entre raíces y microorganismos para orientar tanto el mejoramiento vegetal como el desarrollo de sistemas de biofertilización.
La investigación se encuentra en una etapa inicial y todavía no demuestra que seleccionar trigo por su relación con el microbioma permita reducir fertilizantes o mantener rendimientos durante una sequía. Precisamente los experimentos de los próximos tres años deberán determinar si esa hipótesis puede transformarse en una característica medible y aprovechable agronómicamente.
Si los resultados confirman diferencias funcionales entre los genotipos, el mejoramiento del trigo podría incorporar información que hasta ahora permanecía en gran medida bajo el suelo: no solo qué tan bien crece una planta por sí misma, sino también qué tan eficazmente utiliza la comunidad microscópica que habita alrededor de sus raíces.
Fuentes referenciales:
EurekAlert!
Aarhus University
