En colaboración con investigadores de la Universidad Agrícola de Nanjing (China), el Dr. Tony Miller del Centro John Innes del Reino Unido ha desarrollado plantas de arroz con una mayor capacidad para manejar sus propios niveles de pH, lo que les permite tomar significativamente más nitrógeno, hierro y fósforo del suelo y aumentar el rendimiento hasta un 54%.
El arroz es un cultivo importante, que alimenta casi el 50% de la población mundial y ha conservado la capacidad de sobrevivir en condiciones ambientales cambiantes. El cultivo es capaz de prosperar en los campos de arroz inundados (donde las condiciones anaeróbicas por sumersión favorecen la disponibilidad de amonio) así como en suelos muchos más seco y drenados, donde el aumento de oxígeno permite más nitrato disponible. El fertilizante nitrogenado es un costo importante en el crecimiento de muchos cultivos de cereales y su uso excesivo tiene un impacto ambiental negativo.
El nitrógeno que todas las plantas necesitan para crecer normalmente está disponible en forma de iones de nitrato de amonio o en el suelo, los cuales son absorbidos por las raíces de las plantas. Para la planta, conseguir el equilibrio adecuado de nitrato y amonio es muy importante: el exceso de amonio torna a las células de la planta alcalinas; demasiado nitrato y se tornan en ambiente ácido. De cualquier manera, alterando el equilibrio del pH significa que las enzimas de la planta no funcionan adecuadamente, afectando la salud de plantas y el rendimiento del cultivo.
Junto con los socios en Nanjing, China, el equipo del Dr. Miller ha estado trabajando en cómo las plantas de arroz pueden controlar el pH bajo estos entornos cambiantes.
El arroz contiene un gen llamado OsNRT2.3, el cual crea una proteína implicada en el transporte de nitrato. Este gen produce dos versiones ligeramente diferentes de la proteína: OsNRT2.3a y OsNRT2.3b. Después de pruebas para determinar el papel de las dos versiones de la proteína, el equipo del Dr. Miller encontró que OsNRT2.3b es capaz de activar o desactivar el transporte de nitrato, dependiendo del pH interno de la célula vegetal.
Cuando esta proteína «b» se sobreexpresa (es decir, se aumenta la cantidad de esta proteína) en las plantas de arroz, estas eran capaces de mejor amortiguamiento contra los cambios de pH en su entorno. Esto les permitió tomar mucho más nitrógeno, así como más hierro y fósforo. Estas plantas tuvieron un rendimiento mucho más alto de grano de arroz (hasta un 54% más de rendimiento), y la eficiencia del uso de nitrógeno aumentó hasta en un 40%.
El Dr. Miller dijo:
«Ahora que sabemos que esta proteína que se encuentra en las plantas de arroz puede aumentar considerablemente la eficiencia del nitrógeno y los rendimientos, podemos empezar a producir nuevas variedades de arroz y otros cultivos. Estos hallazgos nos llevan hacia un paso significativo más cerca de ser capaz de producir más alimentos globales con un menor impacto ambiental».
Esta nueva tecnología ha sido patentada por PBL, la compañía de gestión de innovación del Centro John Innes del Reino Unido, y ya ha sido licenciada a 3 compañías distintas para desarrollar nuevas variedades de 6 especies de cultivos diferentes.
Este estudio, que ha sido publicado en el Proceedings of the National Academy of Sciences USA., fue financiado por el Consejo de Investigación de Ciencias Biológicas y Biotecnología (BBSRC), un fondo público del Reino Unido, y con subvenciones del gobierno chino.