Con la población mundial creciendo exponencialmente a más de 7 mil millones, alimentar a la raza humana es cada vez más desafiante. Aumentar el rendimiento de los cultivos tales como el trigo, el maíz, el arroz y la cebada, es de suma importancia para generar suficiente comida.
Además, la producción de cultivos ahora se ve afectada por factores de estrés tales como la sequía, el cambio climático y la salinización de los campos – obstáculos para nuestro futuro suministro de alimentos.
Investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad de Arizona, la Universidad del Norte de Texas, el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) y del Centro de Investigación de Nutrición Infantil del Baylor College of Medicine, han descubierto una manera de mejorar la tolerancia de una planta al estrés, que a su vez mejora cómo utiliza el agua y los nutrientes del suelo. Estas mejoras aumentan la biomasa de las plantas y el rendimiento. Los resultados del estudio se publicaron en la revista científica Trends in Biotechnology.
El profesor asociado de la Universidad Estatal de Arizona, Roberto Gaxiola, dijo que este descubrimiento podría ser decisivo en la agricultura y la seguridad alimentaria mediante la mejora de la sostenibilidad de los cultivos y su rendimiento.
«Hemos aprendido cómo modificar la expresión de un gen que codifica para una bomba de protones en la planta», dijo Gaxiola, autor principal del estudio. «Este gen ayuda a mover los fotosintatos – o moléculas formadas por la fotosíntesis en las hojas – hacia los lugares donde la planta los necesita para poder crecer mejor las raíces, frutos, hojas jóvenes y semillas. Este gen se llama 1 H+-PPase y se encuentra naturalmente en todas las plantas».
Los métodos agrícolas actuales a menudo usan fertilizantes en exceso, lo que causa problemas ambientales por la contaminación del agua con los fosfatos y la creación de zonas muertas en las desembocaduras que llegan al océano. El exceso de fertilización puede también causar que las plantas tengan pequeñas raíces – algo que no estaba previsto cuando los fertilizantes se desarrollaron a inicios de los 1900’s.
Cambiando la eficacia en como una planta utiliza el agua y los nutrientes, los agricultores serían capaces de utilizar menos recursos para hacer crecer sus cultivos.
«Raíces más grandes permiten que las plantas adquieran más eficientemente los nutrientes y el agua. Podemos optimizar los insumos y reducir al mínimo los impactos ambientales. Esto es ventajoso para nuestro medio ambiente y para todos los consumidores,» dijo Gaxiola.
La alteración de la expresión de este gen en el arroz, maíz, cebada, trigo, tomate, lechuga, algodón y mijo produjo un mejor crecimiento en las raíces y brotes, y también mejoró la forma en que las plantas absorben los nutrientes. Estos cultivos también tuvieron un mejor uso del agua y tolerancia a la sal. En el mijo africano, los investigadores también descubrieron un aumento en los antioxidantes, pero serían necesarios más estudios para saber si este es el caso con otros cultivos.
Gaxiola sugirió que el siguiente paso es estudiar más a fondo esta sencilla biotecnología con el fin de maximizar su potencial agrícola.