Aprovechar la capacidad de las plantas para saber la hora para hacer más sostenible la producción de alimentos: estudio
Los científicos de plantas de Cambridge afirman que los genes del reloj circadiano, que permiten a las plantas medir los ritmos diarios y estacionales, deberían ser objeto de estudio en la agricultura y el cultivo para obtener mayores rendimientos y una agricultura más sostenible.
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Al igual que los humanos, las plantas tienen un "reloj interno" que controla los ritmos de su entorno. Los autores de un estudio publicado hoy afirman que, ahora que se conocen bien las bases genéticas de este sistema circadiano y se dispone de mejores herramientas genéticas para modificarlo, el reloj debería explotarse en la agricultura -un proceso que describen como "cronocultura"- para contribuir a la seguridad alimentaria mundial.
"Vivimos en un planeta que gira, y eso tiene un enorme impacto en nuestra biología, y en la de las plantas. Hemos descubierto que las plantas crecen mucho mejor cuando su reloj interno se ajusta al entorno en el que crecen", afirma el profesor Alex Webb, catedrático de Señalización Celular del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Cambridge y autor principal del informe.
El reloj circadiano de una planta desempeña un papel importante en la regulación de muchas de las funciones que afectan al rendimiento, como el tiempo de floración, la fotosíntesis y el uso del agua. Los genes que controlan el ritmo circadiano son similares en todas las plantas de cultivo importantes, lo que los convierte en un objetivo potencial para los mejoradores de cultivos que deseen obtener un mayor control sobre estas funciones.
La cronocultura también podría aplicarse adaptando las prácticas de cultivo a la hora óptima del día, para reducir los recursos necesarios. El estudio se publica hoy en la revista Science.
El enfoque más sencillo y fácil, dicen los científicos, sería utilizar el conocimiento del reloj interno de un cultivo para aplicar agua, herbicidas o pesticidas en el momento más eficaz del día o de la noche. Las tecnologías de bajo coste, como los drones y los sensores, podrían recoger información sobre el crecimiento y la salud de los cultivos las 24 horas del día. Los agricultores podrían entonces recibir consejos sobre el mejor momento para aplicar los tratamientos a su cultivo específico, para su ubicación precisa y las condiciones meteorológicas.
"Sabemos por experimentos de laboratorio que el riego de las plantas o la aplicación de plaguicidas pueden ser más eficaces a determinadas horas del día, lo que significa que los agricultores podrían utilizar menos estos recursos. Se trata de una victoria sencilla que podría ahorrar dinero y contribuir a la sostenibilidad", afirma Webb.
Y añade: "Utilizar el agua de forma más eficiente es un importante objetivo de sostenibilidad para la agricultura".
Webb afirma que la "agricultura vertical" de interior también podría mejorarse utilizando la cronocultura. Este método, que actualmente se utiliza sobre todo para las verduras de hoja verde, permite cultivar en condiciones de luz y temperatura muy controladas, pero también puede consumir mucha energía. Con el conocimiento del reloj interno de las plantas y la capacidad de cambiarlo mediante modificación genética, los ciclos de luz y calefacción podrían adaptarse a la planta para un crecimiento altamente eficiente.
"En la agricultura vertical, la cronocultura podría dar un control total sobre el cultivo. Podríamos criar plantas de cultivo específicas con relojes internos adecuados para crecer en interiores y optimizar los ciclos de luz y temperatura para ellas", dice Webb.
Una tercera aplicación potencial de la cronocultura es la post-cosecha, cuando las plantas se deterioran lentamente y siguen siendo devoradas por las plagas. Hay pruebas fehacientes de que los daños causados por las plagas pueden reducirse manteniendo los ritmos internos de las plantas cosechadas.
"Las respuestas de las plantas a las plagas están optimizadas: son más resistentes a las plagas en el momento del día en que éstas están activas", dice Webb. "Así que una simple luz en el camión frigorífico que se encienda y apague para imitar el ciclo día/noche utilizaría el reloj interno de las plantas para ayudar a mejorar el almacenamiento y reducir los residuos".
Los investigadores afirman que, al seleccionar plantas con rasgos particulares, como la floración tardía para obtener un mayor rendimiento, los criadores de cultivos ya han estado seleccionando, sin saberlo, las plantas con el reloj interno más adecuado. Los nuevos conocimientos sobre los genes que intervienen en el reloj podrían hacer que este tipo de selección sea mucho más específica y eficaz.
Según Webb, la cronocultura tiene muchas posibilidades de hacer más sostenible la producción de alimentos. Los detalles serían diferentes para cada lugar y cultivo, y es aquí donde se necesita más investigación. Confía en que este enfoque pueda formar parte de la solución para alimentar de forma sostenible a nuestra creciente población.
Se calcula que en los próximos 35 años tendremos que producir más alimentos que nunca en la historia de la humanidad, teniendo en cuenta el aumento previsto de la población mundial y el cambio de la dieta a medida que aumenten los ingresos.
Una idea similar se está aplicando ahora en la medicina humana: la "cronomedicina" está descubriendo que los medicamentos son más eficaces cuando se toman a una hora específica del día.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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