Investigadores de la Universidad de California en Davis han encontrado una forma de reducir la cantidad de fertilizantes de nitrógeno que se requiere en la producción de los cultivos de cereal. Es un descubrimiento que puede ahorrar a los granjeros de los Estados Unidos miles de millones de dólares, a la vez que tendría un gran beneficio para el medioambiente.
La investigación se realizó en el laboratorio de Eduardo Blumwald, un distinguido profesor de botánica de UC Davis, afiliado a la División de Agricultura y Recursos Naturales de UC ANR a través de la Estación de Experimentos Agrícolas de UC Davis, quien ha encontrado una nueva vía para que los cereales capturen el nitrógeno que necesitan para crecer.
“Los fertilizantes de nitrógeno son muy costosos”, indicó Blumwald “Cualquier cosa que se pueda hacer para eliminar ese costo es importante en cierta forma, pero el problema no es solo el dinero, también están los efectos dañinos del nitrógeno al medioambiente”.
El nitrógeno es clave para el crecimiento de las plantas y las operaciones agrícolas dependen de los fertilizantes químicos para mejorar la productividad. Pero mucho del nitrógeno que se usa en los cultivos se pierde al filtrarse al suelo y al agua subterránea.
Así, el descubrimiento podría ayudar al medioambiente, al reducir la contaminación que el nitrógeno puede ocasionar en los recursos hídricos, el aumento de las emisiones de gas de invernadero y los problemas de salud humana. El estudio fue publicado en el diario Plant Biotechnology.
Una nueva vía para fertilizante natural
La investigación de Blumwald se enfoca en el aumento de la conversión del gas de nitrógeno atmosférico en amonio por medio de una bacteria del suelo, un proceso conocido como fijación del nitrógeno.
Las leguminosas, como los cacahuates y la soya tienen nódulos en la raíz los cuales pueden utilizar la bacteria para fijar el nitrógeno para proporcionar amonio a las plantas. Las plantas de cereal como el arroz y trigo no cuentan con esa capacidad y deben depender del consumo de nitrógeno inorgánico, como el amoníaco y el nitrato de los fertilizantes del suelo.
“Si una planta puede producir sustancias químicas que hagan que las bacterias del suelo fijen el gas de nitrógeno atmosférico, nosotros podríamos modificar las plantas para producir más de esas sustancias químicas”, manifestó Blumwald. “Estos productos químicos inducen a la fijación del nitrógeno bacteriano de la tierra y las plantas usarán el amonio que se forma, reduciendo la cantidad de fertilizante utilizado”.
El equipo de Blumwald utilizó pruebas químicas y genómicas para identificar los compuestos en las plantas de arroz, que mejoran la fijación de nitrógeno de las bacterias.
Luego, identificaron las vías para generar los productos químicos y usaron tecnología de edición de genes para incrementar la producción de compuestos que estimulan la formación de biopelículas. Esas biopelículas contienen bacterías que mejoraron la conversión del nitrógeno. El resultado fue que se aumentó la fijación de nitrógeno de las bacterias, al igual que la cantidad de amonio en el suelo para las plantas.
“Las plantas son unas fábricas increíbles de químicos”, dijo el experto. “Lo que esto puede aportar es una alternativa sustentable para las prácticas agrícolas, reduciendo el uso excesivo de fertilizantes de nitrógeno”.
Este proceso también puede usarse para otras plantas. La Universidad de California ha presentado una solicitud para el registro de patente sobre esta técnica y está en proceso.
Dawei Yan, Hiromi Tajima, Howard-Yana Shapiro, Reedmond Fong y Javier Ottaviani de la Universidad de Davis contribuyeron a esta investigación, al igual que Lauren Cline de Bayer Crop Science. Ottaviani también es un asociado de investigación en Mars Edge.
La investigación fue financiada por el Fondo Will W. Lester. Bayer Crop Science está apoyando más investigación sobre el tema.
Adaptado al español por Leticia Irigoyen del artículo en inglés
Editado para su publicación por Norma De la Vega