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Mejora de la eficiencia en la fertilización nitrogenada

Variedades de trigo de alto rendimiento capaces de producir inhibidores biológicos de la nitrificación

Redacción Tierras05/04/2022

El estudio internacional en el que colabora un grupo de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha recibido el premio Cozzarelli que concede la prestigiosa revista PNAS.

Uno de los cultivos que sustenta la alimentación mundial es el trigo. Alrededor de 250 millones de hectáreas se dedican al cultivo de este cereal, cuya demanda y producción ha aumentado en los últimos cuatro años. Hoy día es impensable conseguir altas producciones con calidad de grano sin la aplicación de fertilizantes, especialmente los nitrogenados. Prueba de ello, es que el trigo consume la quinta parte de los fertilizantes nitrogenados producidos en el mundo.
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El nitrógeno es aplicado al cultivo en forma amoniacal o nítrica, sin embargo, no todo el amonio y nitrato 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 (pérdida de calidad del agua provocada por el exceso de nutrientes que hace que organismos crezcan en abundancia y agoten el oxígeno). 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.

Es decir, por una parte, dado el continuo crecimiento de la población, tenemos la necesidad de conseguir una agricultura altamente productiva, que, inevitablemente, precisa de fertilizantes, pero, por otra, es imprescindible mitigar los efectos dañinos para el medioambiente producidos por la agricultura.

Una de las vías es optimizar la toma de los fertilizantes. 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 reciente es estudiar 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 esas especies que producen inhibidores biológicos de la nitrificación (BNI, por sus siglas en inglés) son poco productivas agronómicamente.

En este estudio, en el que colaboran grupos de investigación de la Universidad del País Vasco, 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), dieron un paso más al caracterizar el segmento cromosómico que confiere una alta capacidad de liberación de BNI en la especie silvestre Leymus racemosus, emparentada evolutivamente con el trigo, y, a través de cruces con diversos trigos “élite”, es decir, trigos de alto rendimiento capaces de producir 10.000 kg por hectárea, consiguieron transferir la capacidad de liberación de moléculas BNI a esas variedades actuales. “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”, explica la catedrática de Fisiología Vegetal Carmen González Murua, investigadora principal del grupo NUMAPS de la UPV/EHU, participante en el estudio.

Premio Cozzarelli

Estos relevantes resultados han hecho que el artículo sea merecedor del prestigioso Premio Cozzarelli, en la categoría de Biología aplicada, Agricultura y Ciencias ambientales. El galardón, concedido anualmente por el Consejo Editorial de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), reconoce trabajos que destacan por su excelencia científica y originalidad.

El Premio Cozzarelli se otorga cada año a seis artículos científicos, uno por cada una de las disciplinas científicas representadas por la Academia Nacional de Ciencias (Estados Unidos). En esta ocasión, los seis artículos ganadores fueron elegidos entre más de 3.500 artículos de investigación publicados en la revista PNAS el año pasado. Los galardonados del 2021 serán reconocidos en una ceremonia durante la reunión anual de la Academia Nacional de Ciencias en el próximo mes de mayo.

Referencia bibliográfica:

Enlisting wild grass genes to combat nitrification in wheat farming: A nature-based solution

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

PNAS, August 23, 2021

DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2106595118

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