La larga búsqueda de frijoles para dar superpoderes de nitrógeno a los cultivos

Si los cultivos pudieran Tengo envidia, eso sería para las legumbres. Las legumbres tienen superpoderes. O más bien comparten uno. Han desarrollado relaciones simbióticas con bacterias que procesan el nitrógeno atmosférico en una forma que estas plantas pueden utilizar, un elemento esencial para construir sus tejidos, realizar la fotosíntesis y, en general, mantenerse saludables. Esto se conoce como fijación de nitrógeno. Si miras las raíces de una leguminosa, verás ver nudos que proporcionan a estos microbios fijadores de nitrógeno un hogar y alimento.

Otros cultivos (granos como el trigo, el arroz y el maíz) no tienen una relación simbiótica tan profunda, por lo que los agricultores deben usar grandes cantidades de fertilizante para que las plantas obtengan el nitrógeno que necesitan. Esto es muy caro. Y la producción de fertilizantes no es buena para el medio ambiente. No es fácil convertir el nitrógeno atmosférico en una forma de nitrógeno que las plantas puedan absorber por sí mismas. Angela Kent, bióloga de plantas de Urbana-Champaign de la Universidad de Illinois, dice: "Se necesita mucha energía y presión y temperaturas realmente altas. Las bacterias hacen esto a temperatura y presión ambiente, por lo que son bastante especiales. Aunque la energía era barato, era fácil para nosotros excedernos con los fertilizantes nitrogenados".

Peor aún, una vez que llega al campo, el fertilizante libera óxido de nitrógeno, que es 300 veces más potente un gas de efecto invernadero como el dióxido de carbono. La escorrentía de los campos también contamina los cuerpos de agua, lo que provoca la proliferación de algas tóxicas. Es un problema particularmente grave en el Medio Oeste, donde los fertilizantes fluyen hacia el río Mississippi y desembocan en el Golfo de México, alimentando la proliferación masiva de todas las especies. Cuando estas algas mueren, absorben el oxígeno del agua, matando a cualquier criatura marina que tenga la mala suerte de estar en el área y crear la famosa zona muerta del agua que podría crecer hasta el tamaño de Nueva Jersey El cambio climático solo exacerba el problema porque, para empezar, las aguas más cálidas contienen menos oxígeno.

Dada toda esa maldad, los científicos han buscado durante mucho tiempo reducir la dependencia de la agricultura de los fertilizantes dando a los granos su propio poder de fijación de nitrógeno. Y con el auge de la tecnología de edición de genes en las últimas décadas, esa búsqueda ha avanzado Revista de Biotecnología Vegetalinvestigadores descrito gran avance con el arroz, diseñando la planta para que produzca más compuestos que promuevan el crecimiento de biopelículas que brindan un hogar acogedor para las bacterias fijadoras de nitrógeno, al igual que las legumbres brindan nódulos para sus microbios asociados.

"La gente ha estado tratando durante los últimos 30 o 40 años de hacer que los granos se comporten como las legumbres”, dijo Eduardo Blumwald, biólogo de plantas de la Universidad de California, Davis, coautor del nuevo artículo. "La evolución en ese sentido es muy cruel No se puede hacer en el laboratorio lo que tomó millones y millones de años.

Entonces, ¿qué pasa con la crueldad evolutiva? ¿Por qué algunas plantas, como, digamos helechos de agua— ¿fijar nitrógeno mientras que otros no pueden?

No es que otras especies no obtengan nitrógeno en absoluto. Los pastos de cereales usan nitrógeno que ya está en el suelo; proviene del estiércol animal y de toda la vida que hierve a fuego lento en la tierra. (Muchos grupos bacterianos diferentes procesan el nitrógeno atmosférico, no solo los simbiontes de leguminosas).

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