Uso de sensores para optimizar la mejora genética y el manejo agronómico

Elegir variedades de cultivos adaptadas al ambiente en el que cultivan es fundamental para maximizar los rendimientos agrícolas. Esa interacción entre variedad y ambiente también define muchas de las decisiones agronómicas por parte del agricultor: tiempo de siembra, dosis de abonado, susceptibilidad a enfermedades y plagas, y por lo tanto la necesidad de aplicar fitosanitarios o la programación de la recolección. Los recientes desarrollos en el ámbito de la secuenciación genética, están permitiendo el descubrimiento de los genes que controlan determinados rasgos que proporcionan ventajas desde el punto de vista del rendimiento, resistencia a enfermedades o calidad de la cosecha. Sin embargo, la observación de los rasgos fenotípicos para cada genotipo sigue basándose en observaciones visuales y, en muchas ocasiones, el ojo experto del mejorador. En este sentido, existe un cuello de botella en el que la velocidad con la que se están desarrollando las herramientas genómicas, que limitan la capacidad de generar bases de datos e información acerca de los fenotipos asociados a cada combinación de genotipo y ambiente.

Figura 1. Plataforma de fenotipado terrestre en un ensayo de variedades de trigo. Una sola persona en una hora de trabajo es capaz de obtener la misma información que un grupo de 5 personas un día entero realizando medidas tradicionales de biomasa. Fuente: CSIRO, Australia.

La fenómica es una disciplina científica que permite desarrollar herramientas digitales para la caracterización de los fenotipos a escala masiva y con alta resolución. La fenómica utiliza tecnologías de sensores para la detección próxima y remota de los rasgos fisiológicos de interés en el contexto de ensayos de campo e invernadero.

Aunque inicialmente el nicho de la fenómica ha estado en la mejora vegetal y complementando otras técnicas ‘ómicas’, actualmente se empieza a ver a la fenómica en un contexto más amplio y con un marcado transversal. Gracias a la capacidad de la fenómica para caracterizar y descifrar las complejas interacciones entre la variedad y su ambiente, se están empezando a desarrollar aplicaciones en las que dicha información se puede aplicar como una herramienta para ayudar en la toma de decisiones agronómicas y como una tecnología clave en la agricultura digital, ya que nos permite monitorizar el estado fisiológico de los cultivos, detectar estreses causados por enfermedades y plagas o deficiencias nutricionales. Gracias al uso de sensores montados en plataformas aéreas o terrestres, es posible obtener esta información con un nivel detalle y precisión sin precedentes. Por ejemplo, el uso de termografía infrarroja desde drones, combinado con el uso de modelos físicos y de simulación de cultivos, permiten caracterizar el estado hídrico de cada árbol individual en una plantación de almendros, lo que permite identificar problemas en los sistemas de riego (atascos, fugas, falta de uniformidad) o programar riegos de precisión que tengan en cuenta la variabilidad espacial del terreno, de las plantas (edad, tipos de poda) o las diferentes necesidades de las variedades de la explotación.

Figura 2. Mapa de estrés hídrico en una plantación de almendro, donde los árboles naranjas y rojos representan el mayor nivel de estrés. Fuente: IAS-CSIC, UCO, UC Davis.

Este tipo de aplicaciones resulta de especial relevancia en el contexto actual de cambio climática, y en particular para los cultivos leñosos. Mientras que en los cultivos anuales es posible seleccionar variedades más tolerantes a los cambios en los patrones de temperatura y lluvia, en los cultivos leñosos tradicionales, la mejora de variedades y los cambios de variedades en las explotaciones agrícolas llevan años y suponen unos costes muchas veces inasumibles por los agricultores. Sólo mediante una integración multidisciplinar y el uso de tecnologías emergentes será posible desarrollar soluciones que hagan un uso eficiente de la información proporcionada por las distintas tecnologías y que permitan un manejo óptimo de los cultivos en un ambiente cada vez más cambiante.