La Universidad de California en Davis han desarrollado un tipo de trigo capaz de estimular la producción de su propio fertilizante. Este descubrimiento, que combina ingeniería genética con procesos bacterianos naturales del suelo, abre una vía inédita hacia una agricultura más sostenible, con menor contaminación y menores costes para los productores. El trabajo, dirigido por el distinguido profesor Eduardo Blumwald, se apoya en la herramienta CRISPR para aumentar la producción de una sustancia química vegetal que activa mecanismos bacterianos encargados de fijar nitrógeno desde el aire. El comunicado subraya que este avance podría tener un impacto significativo en países en desarrollo, donde la falta de recursos dificulta el acceso a abonos comerciales.
Trigo modificado que potencia la fijación biológica de nitrógeno
El comunicado de prensa explica que el equipo de la Universidad de California en Davis modificó plantas de este cereal para que produjeran cantidades superiores de una flavona natural llamada apigenina. Esta sustancia química, al ser liberada en el suelo, potencia la actividad de bacterias capaces de fijar nitrógeno atmosférico. En su estado natural, el trigo no establece relaciones simbióticas con estas bacterias, a diferencia de leguminosas como frijoles o guisantes, que sí generan nódulos radiculares con bajo contenido de oxígeno donde las bacterias pueden sobrevivir y fijar nitrógeno.
El comunicado detalla que la apigenina facilita la formación de biopelículas, un recubrimiento pegajoso que protege a las bacterias de ambientes ricos en oxígeno, permitiendo así que la enzima nitrogenasa funcione. La nitrogenasa es responsable de convertir el nitrógeno del aire en una forma asimilable por las plantas. La modificación genética consiguió que las plantas de trigo produjeran más apigenina de la necesaria para su funcionamiento interno, liberando el excedente a las raíces y estimulando esta interacción bacteriana beneficiosa.
Impacto económico: potencial ahorro de más de mil millones de dólares anuales
El comunicado de prensa señala que los agricultores estadounidenses gastaron casi 36.000 millones de dólares en fertilizantes durante 2023, de acuerdo con estimaciones del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. Blumwald subraya que alrededor de 500 millones de acres estadounidenses están dedicados a cereales y plantea un escenario conservador: si este trigo permitiera reducir un 10 % del uso de fertilizante nitrogenado, el ahorro superaría los mil millones de dólares cada año. Esta estimación, aunque preliminar, apunta al enorme impacto económico que podría generar la adopción de una variedad de trigo capaz de autogenerar parte de sus nutrientes esenciales.
Un problema global: fertilizantes costosos y contaminantes
El comunicado destaca que a nivel mundial se produjeron más de 800 millones de toneladas de fertilizantes en 2020, según datos de la FAO. El trigo, que es el segundo cereal más productivo del mundo, consume aproximadamente el 18 % del total de fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, las plantas solo absorben entre el 30 % y el 50 % del nitrógeno disponible en el fertilizante. El resto se pierde, causando dos consecuencias ambientales críticas:
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contaminación del agua por escorrentía, generando “zonas muertas” sin oxígeno;
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emisiones de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero extremadamente potente.
El avance descrito en el comunicado pretende reducir estas pérdidas aprovechando procesos biológicos naturales, evitando así parte de la contaminación resultante del uso intensivo de fertilizantes sintéticos.
Un enfoque distinto tras décadas de intentos fallidos
El comunicado recuerda que durante años los investigadores han tratado de transferir a los cereales la capacidad de desarrollar nódulos como las leguminosas o de inocularlos con bacterias fijadoras de nitrógeno, con resultados limitados. El equipo de Blumwald optó por un enfoque más funcional: no buscan dónde viven las bacterias, sino cómo estimularlas para que realicen la fijación en cualquier parte del suelo circundante. Para ello, analizaron 2.800 sustancias químicas producidas naturalmente por las plantas y seleccionaron 20 con capacidad para inducir biopelículas bacterianas. Entre ellas, la apigenina resultó clave.
El uso de CRISPR permitió identificar y modificar los genes que controlan su producción, de manera que las plantas generaran niveles superiores. Los ensayos descritos en el comunicado muestran que este trigo modificado tuvo un mayor rendimiento incluso bajo concentraciones muy bajas de fertilizante nitrogenado.
Aplicaciones en países en desarrollo
El comunicado subraya la relevancia que este avance puede tener en regiones con escasos recursos. Blumwald destaca que en muchas zonas de África, los agricultores no utilizan fertilizantes porque no pueden costearlos y cultivan parcelas pequeñas, de entre seis y ocho acres. La posibilidad de cultivar trigo que obtenga parte de su fertilización de forma autónoma mediante bacterias del suelo cambiaría drásticamente sus condiciones de producción, aumentando la seguridad alimentaria y reduciendo la dependencia de insumos externos.
Investigación, colaboración y futuro de la tecnología
El comunicado de prensa informa que el estudio fue publicado en Plant Biotechnology Journal y que la Universidad de California ya solicitó una patente, actualmente en proceso. La investigación recibió financiación de Bayer Crop Science y la Fundación Will Lester de UC Davis. Entre los autores figuran Hiromi Tajima, primera autora del trabajo, Akhilesh Yadav, Javier Hidalgo Castellanos, Dawei Yan, Benjamin P. Brookbank y Eiji Nambara. El equipo también ha desarrollado aplicaciones similares en arroz y continúa estudiando cómo extender la tecnología a otros cereales estratégicos.
