Cultivos resistentes al calor al alcance de la mano, con inversión de tiempo y dinero
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Una plataforma rodante montada sobre los campos experimentales, en la parte superior, contiene sensores, incluidos generadores de imágenes hiperespectrales, detección y medición de luz (LIDAR), fotografía térmica y sensores fotográficos RGB. Abajo, una vista aérea del Sistema de Fenotipado de Plantas Aéreas para Realizar una Mayor Eficiencia de la Fotosíntesis, donde la plataforma rodante se sostiene entre cuatro postes de 150 pies de altura en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
Foto superior de Fred Zwicky, foto inferior cortesía del proyecto RIPE/Darrell Hoemann
Si bien estos cambios pueden superar algunas de las pérdidas experimentadas por el aumento de las temperaturas globales -escribió Diana Yates, editora de Ciencias de la Vida de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign-, no son fáciles de implementar a la escala que se necesitará para mantener al mundo alimentado, dijeron los autores.
“El tiempo que transcurre desde que se identifica un rasgo beneficioso hasta que se introduce en el campo de un agricultor es largo”, dijo Donald Ort, autor de la revisión junto con Stephen Long y Carl Bernacchi, todos profesores de ciencias agrícolas y biología vegetal de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. “El ciclo de reproducción de un rasgo convencional puede ser de 10 a 12 años”.
“Dado el alto costo de llevar un rasgo de bioingeniería al mercado, hay que estar seguro de que funciona en todas partes. Pasa por muchos ensayos de campo en múltiples locaciones, lo que, junto con los costos legales, es muy costoso”, señaló. “Hay que demostrar que la proteína que se pone en la planta no es tóxica, y hay que producir un documento legislativo muy grande para cumplir con todos los requisitos. Hay varias estimaciones, pero la que se escucha con más frecuencia es que para un solo rasgo transgénico, cuesta alrededor de 115 millones de dólares desregularlo y se necesitan más de 16 años para pasar de la invención a los sistemas de semillas”, añadió Long.
Sin embargo, algunos enfoques alternativos utilizan la edición de ADN para aumentar el número y/o la expresión de genes que ya están en la planta, lo que no implica la introducción de ADN extraño y, por lo tanto, evita muchos de estos costos, aclaró Long.
En experimentos de laboratorio y ensayos de campo, ya se han probado y validado muchos enfoques potenciales para aumentar la resistencia de los cultivos al estrés por calor, expresó Long. Una de las intervenciones consiste en alterar la orientación de las hojas del dosel de los cultivos, mediante el fitomejoramiento o la bioingeniería, para optimizar la distribución de la luz en toda la planta, aumentar la eficiencia en el uso del agua y minimizar el quemamiento de las hojas a altas temperaturas.
Otros métodos incluyen aumentar la reflectividad de las hojas de las plantas o regular la pérdida de agua a través de los poros en las hojas de las plantas sin reducir la productividad.
Los científicos también pueden manipular la distribución de la clorofila en las hojas de las plantas para permitir que las hojas inferiores capturen más luz que se filtra a través del dosel. Esto, junto con la alteración de la orientación de las hojas, aumentaría la eficiencia fotosintética al tiempo que ayudaría a distribuir las cargas de calor, en toda la planta, de manera más uniforme.
Se están explorando muchas otras vías de investigación, pero el tiempo es fundamental para superar los desafíos del cambio climático relacionados con el calor. Se espera que los aumentos de temperatura proyectados entre 2010 y 2050 “depriman los rendimientos de los principales granos entre un 6% y un 16%, en un contexto de un posible aumento del >50% en la demanda durante este período”, detallaron los autores.
“Hay oportunidades reales para abordar los aumentos de temperatura, para preparar el cultivo para el futuro contra el aumento de las temperaturas”, aseguró Long. “No es una imposibilidad. Pero va a significar un esfuerzo significativo, muy significativo”.
Todos los autores están afiliados al Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, el Centro para la Innovación Avanzada en Bioenergía y Bioproductos y el proyecto Realizing Increased Photosynthetic Efficiency. Long y Ort son profesores eméritos de biología vegetal y ciencias de los cultivos.
- El artículo Safeguarding crop photosynthesis in a rapidly warming world, fue publicado en la revista Science. Autores: Carl J. Bernacchi, Stephen P. Long & Donald R. Ort