Un estudio reciente de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign muestra que un grupo de bacterias editadas genéticamente pueden suministrar el equivalente a casi 16 kilos de nitrógeno del aire durante el crecimiento temprano del maíz, lo que puede reducir la dependencia del cultivo de fertilizantes nitrogenados.
University of Illinois Urbana-Champaign / 16 de enero, 2025.- Si alguna vez el maíz tuvo «celos» de la relación de la soja con las bacterias fijadoras de nitrógeno, los avances en la edición genética podrían algún día nivelar el campo de juego. Un estudio reciente de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign muestra que bacterias editadasgenéticamente pueden suministrar el equivalente a 35 libras (casi 16 kilos) de nitrógeno del aire durante el crecimiento temprano del maíz, lo que puede reducir la dependencia del cultivo de fertilizantes nitrogenados.
“Reemplazar todo el nitrógeno sintético sería algo importante. Tal vez dentro de 100 años hayamos encontrado los microbios y los ajustes genéticos para acercarnos a esa meta, pero estos microbios aún no están ahí. Sin embargo, tenemos que empezar por algún lado, y este trabajo demuestra que la fijación de nitrógeno para el maíz tiene potencial”, dijo el coautor del estudio Connor Sible, profesor asistente de investigación en el Departamento de Ciencias de los Cultivos, parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de Illinois.
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Sible y sus coautores probaron productos de Pivot Bio llamados PROVEN y PROVEN® 40, que incluyen una o dos especies de bacterias del suelo, respectivamente, que pueden convertir el nitrógeno atmosférico en formas disponibles para las plantas. Las versiones editadas estimulan la actividad de un gen clave involucrado en la fijación de nitrógeno, haciendo que una mayor cantidad de este se encuentre disponible para las plantas. Cuando se aplican en el momento de la plantación, las bacterias colonizan las raíces de las plantas, entregando el nutriente donde más se necesita.
La empresa afirma que el nitrógeno fijado biológicamente puede reemplazar potencialmente el equivalente a hasta 40 libras por acre (44 kg/hectárea) de nitrógeno fertilizante.
«No hay datos publicados revisados por pares que respalden esta afirmación. Tampoco hay investigaciones que calculen la magnitud de los valores de reemplazo de nitrógeno y en qué momento del ciclo de crecimiento se acumula nitrógeno adicional», dijo Logan Woodward, quien completó el estudio como estudiante de doctorado en Illinois. «Nuestro objetivo era llenar esos vacíos de conocimiento».
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Los investigadores aplicaron los productos en la siembra durante tres temporadas de campo utilizando prácticas agronómicas estándar para el maíz, incluyendo fertilizante de nitrógeno a 0, 40, 80, 120 o 200 libras por acre. Luego midieron el nitrógeno en los tejidos de las plantas en la etapa V8 (ocho hojas completamente cubiertas) y en R1 (emergencia de los pelos), así como el rendimiento de grano al final de cada temporada. La dilución del nitrógeno isotópico estable de la planta y el suelo mostró que la absorción adicional de nitrógeno en las parcelas inoculadas provenía de la atmósfera, complementando el suministro de suelo y fertilizante.
El análisis mostró que, en todas las tasas de fertilizante de nitrógeno, el inoculante aumentó el crecimiento vegetativo del maíz, la acumulación de nitrógeno, el número de granos y el rendimiento en 2 bushels por acre (134 kg/hectárea) en promedio. Con las tasas moderadas de nitrógeno, el rendimiento aumentó en 4 bushels por acre (269 kg/hectárea). Esto fue equivalente a 10-35 libras de nitrógeno por acre (11-39 kg/hectárea) de fertilizante.
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“La respuesta general del rendimiento fue positiva, pero modesta. “El equivalente a 35 libras de fertilizante durante el crecimiento inicial se redujo a aproximadamente 10 al final de la temporada”, dijo el autor principal del estudio Fred Below, profesor de ciencias de los cultivos. “Claramente, todavía hay una necesidad de fertilizar. Se necesita suficiente nitrógeno para construir una planta feliz y saludable, ya que una planta saludable puede producir los azúcares de la raíz necesarios para alimentar a los microbios. Sin nitrógeno, la planta no puede mantenerse a sí misma ni a los microbios inoculados, por lo que la eficacia se ve bastante disminuida en ausencia de algo de nitrógeno fertilizante”.
Si bien los productos tal como están ahora no pueden reemplazar a los fertilizantes sintéticos, el equipo de investigación cree que la tecnología es prometedora y espera que pueda mejorarse para brindar beneficios aún mayores. Aún así, los productos podrían ser útiles en ciertas aplicaciones actuales.
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“Cada granja tiene áreas del campo donde el suelo no proporciona suficiente nitrógeno o el fertilizante se perdió o no estaba disponible, por lo que un inóculo microbiano para proporcionar una tercera fuente de nitrógeno podría ayudar”, dijo Sible. “A veces, los campos de maíz reciben ‘nitrógeno de seguro’ donde se suministran 20 libras adicionales en caso de que sea un año propenso a la pérdida de nitrógeno. Tal vez un inóculo fijador de nitrógeno pueda reducir la necesidad de esos 20 kilos adicionales, y esto podría tener un gran impacto cuando se sume en todos los acres de la zona de cultivo de maíz”.
El estudio, “Inoculación del suelo con bacterias fijadoras de nitrógeno para complementar la necesidad de fertilizantes para maíz”, se publicó en Agronomy Journal [DOI: 10.1002/agj2.21729]. Los autores incluyen a Logan Woodward, Connor Sible, Juliann Seebauer y Fred Below. La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA.