El Dr. Eduardo Blumwald (derecha) y el Dr. Akhilesh Yadav, junto con otros miembros de su equipo en la Universidad de California, Davis, modificaron el arroz para estimular a las bacterias del suelo a producir más nitrógeno que las plantas puedan utilizar. [Trina Kleist/UC Davis]
Investigadores utilizaron la tecnología CRISPR para modificar genéticamente el arroz y estimular a las bacterias del suelo a fijar el nitrógeno necesario para su crecimiento. Estos hallazgos podrían reducir la cantidad de fertilizante nitrogenado necesaria para el cultivo, lo que supondría un ahorro de miles de millones de dólares anuales para los agricultores estadounidenses y beneficiaría al medio ambiente al disminuir la contaminación por nitrógeno.
“Las plantas son increíbles fábricas químicas”, afirmó el Dr. Eduardo Blumwald, distinguido profesor de ciencias vegetales de la Universidad de California, Davis, quien dirigió el estudio. Su equipo utilizó CRISPR para potenciar la descomposición de la apigenina en el arroz. Descubrieron que la apigenina y otros compuestos provocan la fijación bacteriana de nitrógeno.
Su trabajo fue publicado en la revista Plant Biotechnology (“La modificación genética de la biosíntesis de flavonoides del arroz mejora la formación de biopelículas y la fijación biológica de nitrógeno por bacterias fijadoras de nitrógeno del suelo”).
El nitrógeno es esencial para el crecimiento de las plantas, pero estas no pueden convertirlo directamente del aire en una forma utilizable. En cambio, dependen de la absorción de nitrógeno inorgánico, como el amoníaco, producido por bacterias en el suelo. La producción agrícola se basa en el uso de fertilizantes nitrogenados para aumentar la productividad de los cultivos.
“Si las plantas pueden producir sustancias químicas que permitan a las bacterias del suelo fijar el nitrógeno atmosférico, podemos modificar genéticamente las plantas para que produzcan más de estas sustancias”, afirmó. “Estas sustancias químicas estimulan a las bacterias del suelo a fijar el nitrógeno y las plantas utilizan el amonio resultante, reduciendo así la necesidad de fertilizantes químicos”.
El equipo de Broomwald utilizó análisis químicos y genómica para identificar compuestos en las plantas de arroz, como la apigenina y otros flavonoides, que mejoran la actividad fijadora de nitrógeno de las bacterias.
Posteriormente, identificaron las vías para producir los compuestos químicos y utilizaron la tecnología de edición genética CRISPR para aumentar la producción de compuestos que estimulan la formación de biopelículas. Estas biopelículas contienen bacterias que mejoran la transformación del nitrógeno. Como resultado, aumenta la actividad fijadora de nitrógeno de las bacterias y, por consiguiente, la cantidad de amonio disponible para la planta.
«Las plantas de arroz mejoradas mostraron un mayor rendimiento de grano cuando se cultivaron en condiciones de suelo con bajo contenido de nitrógeno», escribieron los investigadores en el artículo. «Nuestros resultados respaldan la manipulación de la vía de biosíntesis de flavonoides como una forma de inducir la fijación biológica de nitrógeno en los granos y reducir el contenido de nitrógeno inorgánico. Fertilizer use. Real Strategies».
Otras plantas también pueden utilizar esta ruta. La Universidad de California ha solicitado una patente para esta tecnología y actualmente está a la espera de su aprobación. La investigación fue financiada por la Fundación Will W. Lester. Además, Bayer CropScience apoya la investigación en este campo.
“Los fertilizantes nitrogenados son muy, muy caros”, dijo Blumwald. “Cualquier cosa que pueda eliminar esos costos es importante. Por un lado, es una cuestión de dinero, pero el nitrógeno también tiene efectos nocivos para el medio ambiente”.
La mayor parte de los fertilizantes aplicados se pierden, filtrándose en el suelo y las aguas subterráneas. El descubrimiento de Blumwald podría ayudar a proteger el medio ambiente al reducir la contaminación por nitrógeno. «Esto podría proporcionar una práctica agrícola alternativa y sostenible que reduciría el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados», afirmó.