El biólogo de la Universidad Estatal de Washington, Mechthild Tegeder, ha desarrollado una forma de aumentar drásticamente el rendimiento y la calidad de la soja.
Sus plantas de soja cultivadas en invernadero fijan el doble de nitrógeno de la atmósfera que sus contrapartes naturales, crecen y producen hasta un 36 por ciento más de semillas.
Tegeder diseñó una nueva forma de aumentar el flujo de nitrógeno, un nutriente esencial, desde bacterias especializadas en los nódulos de la raíz de la soja hasta los órganos productores de semillas. Ella y Amanda Carter, una estudiante de posgrado en ciencias biológicas, encontraron el aumento en la tasa de transporte de nitrógenopateó las plantas a toda marcha.
Su trabajo, publicado recientemente en Current Biology, es un gran avance en la ciencia de mejorar el rendimiento de los cultivos. Eventualmente podría ayudar a abordar el desafío crítico de la sociedad de alimentar a una población humana en crecimiento mientras se protege el medio ambiente.
"La mayor implicación de nuestra investigación es que al intensificar el proceso de asignación de nitrógeno natural podemos aumentar la cantidad de alimentos que producimos sin contribuir a una mayor contaminación agrícola", dijo Tegeder. "Con el tiempo, nos gustaría transferir lo que hemos aprendidoa otras legumbres y plantas que los humanos cultivan como alimento ".
Mejora del rendimiento de cereales
Las legumbres representan alrededor del 30 por ciento de la producción agrícola mundial. Se componen de plantas como soja, alfalfa, guisantes, frijoles y lentejas, entre otras.
A diferencia de los cultivos que dependen del nitrógeno natural y artificial del suelo, las legumbres contienen rizobios bacterioides en los nódulos de las raíces que tienen la capacidad única de convertir o "fijar" el gas nitrógeno de la atmósfera.
Durante años, los científicos han intentado aumentar la tasa de fijación de nitrógeno en las leguminosas alterando la función bacterioide de los rizobios o las interacciones que tienen lugar entre el bacterioide y las células del nódulo de la raíz.
Tegeder adoptó un enfoque diferente: aumentó la cantidad de proteínas que ayudan a mover el nitrógeno de las bacterias rizobios a las hojas de la planta, los órganos productores de semillas y otras áreas donde se necesita.
Las proteínas de transporte adicionales aceleraron la exportación general de nitrógeno de los nódulos de la raíz. Esto inició un ciclo de retroalimentación que hizo que los rizobios comenzaran a fijar más nitrógeno atmosférico, que la planta luego utilizó para producir más semillas.
"Son más grandes, crecen más rápido y generalmente se ven mejor que las plantas de soja natural", dijo Tegeder. "Algunas pruebas que tenemos sugieren que también podrían ser altamente eficientes en condiciones estresantes como la sequía".
Protección del medio ambiente
El nitrógeno es un macronutriente esencial para el crecimiento de las plantas. Se aplican grandes cantidades de fertilizantes nitrogenados sintéticos en todo el mundo para garantizar una alta productividad de las plantas.
La aplicación es un problema ambiental en países industrializados como los Estados Unidos debido al alto aporte de energía, el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, la contaminación del agua y otros efectos adversos sobre los ecosistemas y la salud humana.
En los países en desarrollo, donde el fertilizante nitrogenado es escaso, el nitrógeno vegetal insuficiente da como resultado un bajo rendimiento de los cultivos y un suministro limitado de alimentos
Tegeder cree que su investigación centrada en la soja puede eventualmente aplicarse a variedades de legumbres adecuadas para una amplia gama de climas. Uno de los principales beneficios de cultivar legumbres como garbanzos, frijoles comunes, guisantes y soja es que no solo pueden utilizar nitrógeno atmosféricopara su propio crecimiento, sino que también dejan nitrógeno residual en el suelo para cultivos posteriores.
Por lo tanto, el aumento de la fijación de nitrógeno podría mejorar la productividad general de las plantas para los agricultores que cultivan leguminosas tanto en países industriales como en desarrollo, al tiempo que se reduce o elimina la necesidad de fertilizantes nitrogenados.
"Las legumbres con mayores rendimientos tienen enormes implicaciones para la agricultura y la producción de alimentos en todo el mundo", dijo Tegeder. "Nuestra investigación también tiene el potencial de ser transferida a otras plantas de cultivo que no fijan el nitrógeno de la atmósfera pero que se beneficiarían deser capaz de absorber nitrógeno del suelo de manera más eficiente ".
Su trabajo está en consonancia con los Grandes Desafíos de WSU, un conjunto de iniciativas de investigación dirigidas a grandes problemas sociales. Es particularmente relevante para el desafío de los recursos sostenibles y su tema de suministro de alimentos para las generaciones futuras.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Original escrito por Will Ferguson. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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