Un metaanálisis que reúne medio siglo de investigación muestra que la ingeniería genética puede mejorar simultáneamente el rendimiento del arroz y su eficiencia para utilizar nitrógeno. La edición genética destaca por sus efectos sobre la productividad, mientras que intervenir genes encargados de transportar nutrientes aparece como una de las estrategias más prometedoras.
ChileBio / 7 de agosto, 2026.- El arroz es uno de los pilares de la alimentación mundial, pero producirlo tiene un importante desafío de eficiencia: de todo el fertilizante nitrogenado aplicado al cultivo, las plantas aprovechan aproximadamente entre un 20% y un 40%. Una parte considerable del resto se pierde en el ambiente, generando costos para los agricultores y contribuyendo a problemas como contaminación del agua y emisiones asociadas al ciclo del nitrógeno.
¿Podría la genética ayudar a que la planta hiciera un mejor uso de ese nitrógeno y, al mismo tiempo, produjera más arroz?
Una investigación publicada en la revista científica Communications Earth & Environment, de Nature Portfolio, analizó 50 años de estudios sobre ingeniería genética aplicada al arroz y encontró una señal clara: las plantas genéticamente mejoradas muestran, en promedio, aumentos tanto en rendimiento como en eficiencia de uso del nitrógeno.
De acuerdo con el análisis, la ingeniería genética podría incrementar en promedio el rendimiento del arroz en 24,74% y mejorar en 25,60% su eficiencia de uso del nitrógeno, considerando un mismo nivel de insumos.
Medio siglo de experimentos bajo la lupa
Los investigadores Qiqi Chen, Yu Yvette Zhang y David Zilberman, vinculados a Texas A&M University y la University of California, Berkeley, realizaron una extensa búsqueda de investigaciones publicadas entre 1973 y 2023.
La búsqueda inicial identificó 20.848 trabajos científicos. Tras sucesivas etapas de selección, el análisis final quedó compuesto por 66 estudios, que aportaron 650 observaciones sobre rendimiento del arroz y 660 sobre eficiencia de uso del nitrógeno.
Los autores analizaron diferentes tipos de ingeniería genética, desde enfoques transgénicos desarrollados durante las últimas décadas hasta técnicas modernas de edición genética, incluyendo herramientas de modificación precisa como CRISPR-Cas.
Y esa comparación permitió observar algo especialmente interesante.
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La edición genética destaca por su impacto sobre el rendimiento
El estudio encontró que las estrategias de edición genética produjeron mejoras de rendimiento superiores, en promedio, a las obtenidas mediante las técnicas convencionales de ingeniería genética analizadas, aunque sus efectos específicos sobre la eficiencia del nitrógeno fueron menores.
La diferencia ayuda a entender hacia dónde podría avanzar el mejoramiento de cultivos.
Mientras algunas formas de ingeniería genética permiten incorporar o reorganizar material genético para introducir nuevas características, la edición genética puede modificar de manera dirigida genes que ya existen en la propia planta.
Una analogía sencilla sería pensar en un automóvil: en lugar de instalarle un motor completamente nuevo, la edición genética permite ajustar piezas específicas del motor que ya tiene para conseguir un mejor desempeño.
En arroz, esos ajustes pueden actuar no solo sobre la nutrición nitrogenada, sino también sobre procesos que influyen directamente en la cosecha, como el llenado de los granos, la formación de macollos o las respuestas frente al estrés. Los autores plantean estos mecanismos como posibles explicaciones para el mayor efecto observado sobre rendimiento.
Los “transportistas” del nitrógeno aparecen como blancos especialmente prometedores
No todos los genes modificados produjeron el mismo efecto.
Cuando los investigadores separaron los estudios según la función de los genes intervenidos, encontraron que aquellos relacionados con proteínas transportadoras presentaron los mayores incrementos conjuntos en productividad y eficiencia: más de 30% tanto en rendimiento como en eficiencia de uso del nitrógeno.
¿Por qué son tan importantes?
Se puede imaginar una planta como una ciudad. No basta con que los alimentos lleguen hasta sus límites: también hacen falta puertas de entrada, carreteras y sistemas de distribución capaces de llevarlos hasta donde realmente se necesitan.
Los transportadores cumplen una función parecida. Participan en la adquisición de nutrientes desde el suelo y posteriormente en su movimiento y redistribución dentro de la planta, incluyendo su traslado hacia estructuras de alta demanda como los granos en formación.
Por eso, mejorar genéticamente estos mecanismos puede permitir que una mayor proporción del nitrógeno disponible termine contribuyendo efectivamente al crecimiento y a la producción.
Otros blancos también mostraron resultados importantes. La modificación de genes que codifican enzimas se asoció con un aumento promedio de 26,38% en eficiencia de uso del nitrógeno y 22,73% en rendimiento, mientras que las intervenciones sobre factores de transcripción elevaron el rendimiento en más de 25%.
¿Por qué importa usar mejor el nitrógeno?
El nitrógeno permitió buena parte del salto productivo de la agricultura moderna, pero existe un límite a cuánto fertilizante puede aprovechar una planta.
El propio estudio recuerda que, mientras el uso de fertilizantes nitrogenados en arroz pasó históricamente de alrededor de 20 kg por hectárea a cerca de 200 kg por hectárea, la productividad obtenida por unidad de nitrógeno cayó desde aproximadamente 15 kg de arroz por kg de nitrógeno en la década de 1960 a 5 kg por kg en la década de 2000.
Es similar a llenar permanentemente un estanque que tiene fugas: agregar más agua puede mantenerlo funcionando, pero una solución más eficiente consiste también en reducir las pérdidas y aprovechar mejor cada litro que entra.
Ese es precisamente el concepto de eficiencia de uso del nitrógeno, o NUE por sus siglas en inglés.
El estudio analizó distintos componentes de esta eficiencia: qué tan bien la planta captura el nitrógeno disponible, qué tan eficientemente utiliza el nitrógeno que absorbió y cuánto grano obtiene finalmente por cada unidad de nitrógeno suministrada.
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¿Qué pasaría si estos avances pudieran aplicarse a gran escala?
Para explorar esa pregunta, los investigadores combinaron los resultados del metaanálisis con un modelo matemático.
En un escenario donde se mantuviera la actual superficie destinada al cultivo, las mejoras observadas permitirían aumentar potencialmente la producción global de arroz en 24,74%.
Pero los autores plantearon también el escenario inverso: producir la misma cantidad de arroz que actualmente, aprovechando el aumento de productividad para utilizar menos recursos.
En ese caso, sus cálculos estiman que podría reducirse aproximadamente:
- 19,68% la superficie necesaria para producir arroz
- 20,37% el uso total de fertilizantes
Esto abre una dimensión adicional de la ingeniería genética. El objetivo no sería solamente conseguir plantas capaces de producir más, sino obtener más alimento por cada hectárea y por cada unidad de fertilizante utilizada.
América Latina muestra una señal llamativa
El metaanálisis también encontró diferencias regionales.
La mayor estimación de incremento de rendimiento apareció en América Latina, con 43,23%, junto con una mejora estimada de 24,69% en eficiencia de uso del nitrógeno. En un escenario de producción constante, el modelo proyectó para la región una potencial reducción de 30,18% en superficie cultivada.
Sin embargo, estas cifras deben interpretarse con especial cautela. El número de observaciones disponibles para América Latina fue considerablemente menor que para regiones como China, por lo que no pueden entenderse como una predicción de cuánto aumentaría el rendimiento de cualquier variedad cultivada en la región.
Del laboratorio al campo: la prueba decisiva
El propio estudio entrega una advertencia relevante.
Los incrementos de rendimiento y eficiencia fueron mayores en experimentos realizados en condiciones controladas —como macetas o sistemas hidropónicos— que en ensayos de campo. Además, cuando el nitrógeno estaba fuertemente limitado, las mejoras tendían a ser menores.
En otras palabras, un aumento promedio de 24,74% encontrado en el conjunto de investigaciones no significa que un agricultor vaya a obtener automáticamente 24,74% más arroz al sembrar una variedad genéticamente mejorada.
En agricultura intervienen suelo, clima, disponibilidad de agua y nutrientes, genética de cada variedad y manejo productivo, entre muchos otros factores.
Los resultados del metaanálisis mostraron, de hecho, una alta heterogeneidad entre experimentos, aunque los análisis de sensibilidad realizados por los autores respaldaron la robustez de las tendencias generales encontradas.
Ingeniería genética para producir mejor, no simplemente producir más
La investigación permite observar cómo ha cambiado el objetivo del mejoramiento genético agrícola.
Durante gran parte del siglo XX, la prioridad fue elevar la producción. Hoy, frente a desafíos ambientales y a la necesidad de alimentar a una población creciente, el desafío es más complejo: aumentar o mantener la productividad utilizando los recursos de una manera más eficiente.
La ingeniería genética —y especialmente las nuevas herramientas de edición genética— permite intervenir componentes específicos de esa maquinaria biológica: desde genes que ayudan a captar nutrientes hasta aquellos que controlan cómo son transportados, metabolizados y finalmente utilizados para formar nuevos granos.
El potencial identificado después de analizar medio siglo de investigaciones es considerable. Pero los propios autores recalcan que sus modelos estiman el potencial técnico y agronómico de estas tecnologías bajo determinados supuestos, y no predicen exactamente qué ocurriría ante una adopción comercial global. Precios, decisiones de los agricultores, regulación, aceptación pública y respuestas ambientales también determinarán su impacto final.
Aun así, el mensaje que dejan cinco décadas de investigación es claro: mejorar genéticamente la forma en que el arroz captura, mueve y aprovecha el nitrógeno puede convertirse en una herramienta relevante para producir más alimentos con un uso más eficiente de los recursos agrícolas.
- Estudio: Qiqi Chen, Yu Yvette Zhang y David Zilberman. Potential gains from a half-century of genetic engineering in rice production. Communications Earth & Environment (2026). DOI: 10.1038/s43247-025-03068-5