Investigadores de la Universidad de Purdue en Estados Unidos están desarrollando una tecnología que permitiría a las plantas y cultivos específicos sobrevivir a períodos de sequía extrema, mientras que se disminuye significativamente el consumo de agua para la agricultura.
Ray Bressan, profesor distinguido en la Facultad de Agricultura de Purdue; Yang Zhao, asistente de investigación en horticultura; Jian-Kang Zhu, profesor distinguidoen biología de plantas; y Zhulong Chan, estudiante postdoctoral en el laboratorio de Jian-Kang Zhu, desarrollaron la tecnología.
Bressan afirma que debido a factores tales como la sequía, el estrés ambiental más importante en la producción agrícola mundial, la agricultura se ha convertido en el mayor consumidor de agua dulce.
«La agricultura utiliza aproximadamente el 75-80% del suministro de agua dulce y limpia, un fenómeno que existe en todo el mundo y sólo está empeorando», dijo. «En lugares como California, donde la sequía es especialmente frecuente, lo primero que vamos a tener que hacer para lograr una diferencia real en la conservación del agua, es limitar la cantidad de agua que los agricultores necesitan para crecer con éxito los cultivos.»
Zhao dijo que los actuales cultivos genéticamente modificados para ser resistentes a la sequía, sólo tienen éxito en condiciones ambientales estrechas y dependen del riego de rescate si las condiciones se vuelven demasiado graves.
«Cuando las plantas o cultivos no tienen agua, su primera respuesta es dejar de crecer, lo que las hace mucho más pequeñas y por lo tanto producen menos alimento. Las compañías de biotecnología, sin embargo, están eliminando esta respuesta para que las plantas y los cultivos sigan creciendo incluso con una falta de agua», dijo. «La dificultad con esta estrategia es que si los cultivos se enfrentan a un periodo prolongado de sequía, se hacen más sensibles, ya que no tienen sus respuestas naturales de protección. Si una sequía llega a ser demasiado severa, estas empresas o los agricultores pueden utilizar riego de rescate, si está disponible, de manera que las plantas puedan sobrevivir.”
«El riego es considerado un lujo en la agricultura; es caro y sólo un porcentaje muy pequeño del total de la agricultura lo utiliza. También en algunas áreas el riego no es una opción ya que no hay suficiente agua disponible, por lo que este método no sería muy eficaz para muchas de las operaciones agrícolas».
Los investigadores de Purdue han desarrollado una forma alternativa de modificar genéticamente los cultivos y las plantas para así sobrevivir en condiciones de sequía severa. La tecnología utiliza un gen que hace que la planta tenga un cierre rápido de los poros (estomas) de la hoja, una cantidad reducida de agua se pierde por evaporación, alivia el daño a la membrana celular y mejora la fotosíntesis, lo cual se traduce en una reacción mejorada a la sequía.
«Nuestra tecnología permite a las plantas protegerse con la inactividad. Algunas plantas, tales como el césped, por lo general se tornan color marrón y parece muerto cuando no llueve desde hace mucho tiempo, pero cuando empieza a llover, empieza a crecer de nuevo. Esa es la propiedad que nos interesa, «dijo Bressan. «Si un cultivo está bajo mucho estrés severo entrará en estado latente, y cuando el agua esté disponible de nuevo, incluso si eso es después de un tiempo muy largo, revive y vuelve a crecer. Nuestro método no se basa en el riego para salvarlo y los agricultores pueden estar seguros de que no tendrán que volver a sembrar todo y empezar de nuevo si se prolonga la sequía, ahorrando mucho tiempo y dinero«.
Bressan dijo que su tecnología podría ser valiosa para los agricultores de subsistencia y los agricultores comerciales, y también podría ser utilizada para muchas especies de plantas.
«En los países más pobres donde hay cultivo de autosuficiencia en la que los agricultores se centran en el crecimiento de suficiente comida para alimentar a sus familias, nuestra tecnología podría ser utilizada por sí misma y crear un gran impacto en la supervivencia de los cultivos«, dijo. «También hay una gran cantidad de granjas comerciales que dependen únicamente de la lluvia, por lo que nuestra tecnología también los beneficiaría a ellos. Una gran cantidad de especies de plantas han evolucionado para tener esta capacidad de latencia. Sin embargo, los cultivos y otras especies de plantas, incluyendo algunos árboles y pastos cultivados, no lo tienen, por lo que esto también podría ayudar a una gran variedad de diferentes especies en todo el mundo».
La tecnología de Purdue se testeó como una prueba de función de prototipo y un estudio realizado en arroz y plantas modelo mostraron un aumento dramático en la tolerancia a la sequía.
Bressan dijo que hay algunas opciones sobre cómo la tecnología podría llegar al mercado.
«Estamos abiertos a una empresa que licencie nuestra tecnología para introducirla en sus cultivos especiales, como el maíz, trigo, arroz o papas» dijo. «Dado que nuestra tecnología está en fase de prueba de función, si una empresa nos fuera a patrocinar, entonces podrían proporcionarnos mayores cantidades de su germoplasma de élite y podríamos utilizarlo para probar la eficacia en un modelo más grande.»
Bressan dijo que podrían estar interesados en la combinación de su tecnología con la tecnología actual que está siendo utilizada por las empresas de biotecnología a futuro.
«Si pudiéramos usar la propiedad que actualmente está siendo utilizada – para permitir que las plantas sigan creciendo bajo estrés moderado, a continuación, incorporar nuestra tecnología, que podría permitir a la planta responder a otra señal y activar el sistema donde podrían quedar latentes – sería la solución ideal», dijo. «Esto permitirá el beneficio de tener un aumento en el rendimiento sin la respuesta al estrés en principio, y luego la capacidad de salvarse si la sequía persiste y las condiciones llegan a ser demasiado estresantes. De esta manera los agricultores no tendrían que depender de riego y podrían esperar a que termine el período de sequía sin daño significativos a los cultivos».