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Utilizando la multómica en un campo agrícola, los científicos descubren que el nitrógeno orgánico juega un papel clave


Investigadores de una colaboración dirigida por el Centro de Ciencias RIKEN BioResource en Japón han analizado los sistemas agrícolas utilizando un enfoque multimérico y digitalizado con éxito las complejas interacciones entre plantas, microbios y suelo en un campo agrícola.


por RIKEN


Utilizando el nuevo enfoque, hicieron el sorprendente hallazgo de que el nitrógeno orgánico juega un papel clave en la promoción del crecimiento de las plantas. El estudio, publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , podría allanar el camino hacia prácticas agrícolas más sostenibles.

En 1840, el científico alemán Justus von Liebig propuso que las plantas requerían el aporte de minerales, particularmente nitrógeno, para crecer adecuadamente. Luego, a principios del siglo XX, el desarrollo del proceso Haber-Bosch hizo posible producir grandes cantidades de fertilizantes a base de nitrógeno, revolucionando la agricultura. Sin embargo, ha habido un precio. Los fertilizantes generalmente usan nitrógeno inorgánico, que se filtra a través del suelo hacia el agua, lo que conduce a la contaminación.

Como respuesta a esto, se están explorando varias formas para promover el crecimiento de las plantas sin fertilizantes nocivos. Uno es un método llamado «solarización del suelo», que consiste en colocar láminas de plástico sobre un campo para atrapar el calor del sol. Esto eleva la temperatura del suelo y se cree que ayuda a prevenir las malas hierbas y los parásitos que obstaculizan el crecimiento de las plantas. Sin embargo, el mecanismo que promueve el crecimiento de las plantas no se entiende completamente.

Para descubrir por qué funciona la solarización, el equipo liderado por RIKEN realizó un experimento en el que utilizaron una multitud de métodos «ómicos»: analizar el metaboloma (un examen de varios metabolitos), ionoma (analizar la distribución de elementos), microbioma (una encuesta exhaustiva del perfil microbiano) y el fenoma (un examen de los fenotipos de las plantas) para examinar un campo agrícola experimental. El campo, que se usó para cultivar espinacas de mostaza japonesa (Brassica rapa Var. Perviridis), se dividió en secciones donde se usó la solarización y una no solarizada. Estas secciones se dividieron en áreas que recibieron abono o fertilizantes químicos.

Los resultados confirmaron estudios previos, mostrando que el área solarizada tenía menos malezas y aumentaba el peso de los brotes de las plantas. Las plantas mismas tenían características similares, como el contenido de azúcar y la forma de la hoja, independientemente de si se cultivaban en el área solarizada o no, lo que llevó a los investigadores a suponer que la diferencia estaba relacionada con la nutrición en el suelo. Sorprendentemente, cuando los investigadores hicieron un análisis de compuestos y elementos en el suelo, encontraron que no había diferencia en la concentración de nitrógeno inorgánico entre el campo solarizado y el no solarizado. El analisis de la redEl uso de información digitalizada del campo agrícola mediante la multómica les llevó a sospechar que de alguna manera las fuentes de nitrógeno orgánico, como los aminoácidos, estaban impulsando el crecimiento. También encontraron diferencias en las bacterias que crecen en las raíces de las plantas, conocidas como rizosfera, que son importantes para hacer que el nitrógeno esté disponible para las plantas.

Aunque pudieron determinar la importancia del nitrógeno orgánico, todavía no está claro en qué forma sucede esto. Para realizar más pruebas, plantaron semillas en un ambiente libre de gérmenes, y parecían mantener el crecimiento, lo que implica que las plantas estaban absorbiendo nitrógeno orgánico directamente. También descubrieron que ciertas formas de nitrógeno orgánico , a saber, la colina y la alanina, fomentaron el crecimiento incluso a concentraciones muy bajas, lo que implica que también actúan como compuestos biológicamente activos que promueven el crecimiento.

Según Yasunori Ichihashi, el autor correspondiente del estudio, «Digitalizar los agroecosistemas utilizando la multómica es una herramienta muy poderosa para extraer información clave para mejorar la producción de cultivos. Nuestros hallazgos implican lo contrario de la creencia de que la nutrición mineral era lo más importante para el crecimiento de las plantas , el nitrógeno orgánico también puede contribuir a la nutrición de las plantas. Esto podría allanar el camino hacia un menor uso de fertilizantes químicos en la producción de cultivos futuros, ayudando a alcanzar uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible importantes «.


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