La hibridación de variedades comerciales consigue trigos de alto rendimiento capaces de inhibir la nitrificación del suelo. El estudio ha merecido el premio Cozzarelli 2021.

El trigo es uno de los pilares de la alimentación mundial. Alrededor de 250 millones de hectáreas se dedican al cultivo de este cereal, cuya demanda y producción están en aumento. Por otra parte es impensable conseguir altas producciones con calidad de grano sin la aplicación de fertilizantes, especialmente los nitrogenados. La combinación de ambos factores da como resultado que el trigo consuma la quinta parte de los fertilizantes nitrogenados producidos en el mundo.

El nitrógeno es aplicado al cultivo en forma de amonio o nitrato, sin embargo, no todo el que se aporta es absorbido por los cultivos. Por un lado, el amonio se convierte rápidamente en nitrato por el proceso de nitrificación del suelo, y al ser el nitrato muy soluble en agua, llega a las aguas subterráneas y ríos, y puede producir eutrofización (la pérdida de calidad del agua provocada por el exceso de nutrientes que hace que aumente tanto el número de organismos que terminan agotando el oxígeno disuelto en el agua). Por otro lado, parte del nitrógeno se puede emitir a la atmósfera en forma de óxido nitroso, un gas con efecto invernadero mucho más potente que el CO₂.

Nos encontramos con que el continuo crecimiento de la población mundial hace necesaria una agricultura altamente productiva que, inevitablemente, precisa de fertilizantes, pero ello debe convivir con el hecho de que es imprescindible mitigar los efectos dañinos para el medioambiente y el cambio climático producidos por la agricultura.

Una de las soluciones pasa por optimizar la toma de los fertilizantes por parte de las plantas. Para ello se han empleado diversas técnicas, encaminadas a que la planta utilice más eficientemente el nitrógeno: por ejemplo, utilizar fertilizantes de liberación lenta o inhibidores de síntesis química que ralenticen la conversión del amonio a nitrato en el suelo. Otra más interesante sería usar la capacidad que tienen algunas especies vegetales para producir y secretar por las raíces moléculas que inhiben la oxidación del amonio a nitrato en el suelo. Con ello se consigue mantener durante más tiempo el nitrógeno en el suelo, lo que permite que las plantas lo tomen de manera más eficiente. El problema es que muchas de estas especies que producen inhibidores biológicos de la nitrificación (IBN) son poco productivas agronómicamente.

Trigos de alto rendimiento capaces de inhibir la nitrificación del suelo

Un estudio reciente, en el que colaboran grupos de investigación de la UPV-EHU, del CIMMYT (Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, de México), del JIRCAS (Japan International Research Center for Agricultural Sciences) y de la Universidad Nihon (Japón), ha caracterizado el segmento cromosómico que confiere una alta capacidad de liberación de IBN en la planta silvestre Leymus racemosus. Esta especie está emparentada evolutivamente con el trigo, y, a través de cruces con diversos trigos de alto rendimiento capaces de producir 10.000 kg por hectárea, los investigadores consiguieron transferir la capacidad de liberación de moléculas IBN a estas variedades.

“El proceso permite, al mismo tiempo, producir más trigo y, además, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación de las aguas continentales causada por la lixiviación del nitrato” afirma Carmen González Murua, catedrática de fisiología vegetal, investigadora principal del grupo NUMAPS de la UPV/EHU.

Este trabajo ha merecido el Premio Cozzarelli, en la categoría de Biología aplicada, Agricultura y Ciencias ambientales. El galardón se concede anualmente por el Consejo Editorial de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Referencia:

Guntur V. Subbarao, Masahiro Kishii, Adrian Bozal-Leorri, Ivan Ortiz-Monasterio, Xiang Gao, Maria Itria Ibba, Hannes Karwat, M. B. Gonzalez-Moro, Carmen Gonzalez-Murua, Tadashi Yoshihashi, Satoshi Tobita, Victor Kommerell, Hans-Joachim Braun, and Masa Iwanaga (2021) Enlisting wild grass genes to combat nitrification in wheat farming: A nature-based solution PNAS, doi: 10.1073/pnas.2106595118

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa