miércoles, 24 de enero de 2018

Los microorganismos naturales del suelo como herramienta para combatir la sequía

No es la primera vez que hablamos de las bacterias beneficiosas PGPR en este blog (en este enlace explico detenidamente lo que son), pero resulta que son una herramienta con un potencial, tan impresionante para la agricultura, que hay muchísimas aplicaciones que se descubren cada día y de las que hay que hablar (y no lo digo porque sea especialista en el tema, ¡je, je!). Además, durante los últimos años, todas las empresas del sector se han lanzado a investigar productos basados en este tipo de bacterias, no solamente por sus beneficios agrícolas y medioambientales, sino porque la normativa española ya tiene un marco legal (con el Real Decreto 999/2017 que regula los fertilizantes con microorganismos) y la europea saldrá los próximos meses.

Además, el cambio climático está produciendo sequías cada vez más largas y graves, por lo que los investigadores del sector tenemos que buscar herramientas para combatirlo. En este blog hemos explicado algunas nuevas investigaciones que se han llevado a cabo recientemente, como el uso de micorrizas (cuyo enlace puedes leer aquí) o del silicio (aquí puedes leerlo) o de precursores de la Trehalosa (aquí el enlace). Incluso os conté el estudio de las plantas de la resurreción.

En este caso quisiera explicaros una investigación canadiense que acaban de publicar en la prestigiosa revista PNAS en el cual han demostrado que ciertas bacterias pueden ser utilizadas para ayudar a las plantas a combatir la sequía.

¿Cómo lo han hecho?


Han estudiado los microorganismos que pueblan la rizosfera (la parte de suelo unido a la raíces de las plantas) y la bacterias que habitan dentro de las plantas (llamadas endófitas) de 30 plantas angiospermas (plantas con flor) en condiciones de sequía y en condiciones normales de humedad. Han identificado qué bacterias había en cada una de las condiciones y la abundancia de éstas. Esto conlleva un complicado trabajo bioinformático que se puede leer en el artículo original en este enlace.

En este análisis vieron que según la especie de planta, su rizosfera (y sus bacterias endófitas) tenían una población de microorganismos diferente. Y cuando se sometía a la planta a condiciones de sequía distintas, la planta seleccionaba microorganismos distintos para afrontar la sequía en mejores condiciones.

Además han identificado que un tipo de bacteria que vive en el interior de la planta, llamado Actinobacteria, se asocia a una resistencia a la sequía. Es decir, en las plantas que mejor se adaptan a la sequía, estaba siempre presente este tipo de bacteria. Esta bacteria se podría utilizar para aplicar a cultivos en peligro de sequía.

Conclusiones.


Este es un ejemplo más del increíble potencial que tienen los bioestimulantes microbianos, y más concretamente los microorganismos para su aplicación al mundo agrícola. Solo es cuestión de tiempo en que la aplicación de microorganismos beneficiosos (más allá de los ya conocidos y eficaces rizobios y las micorrizas) forme parte de la práctica habitual en las explotaciones agrícolas.
Las empresas que más inviertan en I+D+i en el sector serán las mayores beneficiadas.

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martes, 16 de enero de 2018

Encuentran una respuesta al gran éxito de las plantas con flores

La rápida aparición, dispersión y diversificación (hablando en una escala evolutiva de miles de años) de las plantas con flor durante el cretácico se ha considerado un gran misterio durante muchos años. Es decir, hasta ahora no se entendía por qué el paso evolutivo de helechos y plantas gimnospermas (sin flor, tipo pino, abeto, etc.) a angiospermas (las plantas con flor) tuvo tanto éxito para estas últimas, desplazando a helechos y gimnospermas en la mayoría de hábitats. Aunque una de las teorías para explicar la gran diversidad de éstas ha sido que han co-evolucionado con los polinizadores, ésta no ha convencido a la mayoría de los científicos que dudan que esta sea la única causa.
Por ello, investigadores de las universidades de Yale y San Francisco en Estados Unidos, han desarrollado otra teoría, demostrándola con datos. 

¿Cómo lo han hecho?

Ellos explican que el éxito de las plantas con flor es debido a que éstas pudieron desarrollar hojas con estomas (células de las hojas especializadas en el intercambio de gases) mucho más pequeños, redes de “venas” más ramificadas en las hojas, lo que permitió mayores índices de transpiración, fotosíntesis y crecimiento. 
¿Y cómo pudieron hacer esto este grupo de plantas? Estos investigadores explican que lo pudieron hacer porque las plantas con flor comprimieron su genoma a lo largo de la evolución, haciéndolo más pequeño y permitiendo células más pequeñas y, por tanto, más óptimas.



Estos científicos han utilizado una combinación de estudios anatómicos, citológicos (referentes a las células), modelado de transporte de agua y de intercambio de gases entre hojas y atmósfera. Gracias a esto han aportado evidencias muy fuertes que demuestran que el éxito y rápida dispersión de plantas con flor a lo largo de todo el planeta ha sido debido a la reducción del tamaño de su genoma.
Han estudiado más de 400 especies de helechos, gimnospermas y angiospermas y han demostrado que esta reducción del genoma fue un requisito imprescindible para las altas tasas de crecimiento entre las plantas terrestres. Las especies con genoma más pequeño, tienen estomas más pequeños y más abundantes y mayor densidad de venas. Esto les ha permitido, además, a estas células más pequeñas, una mejor adaptación a las condiciones ambientales.
Es decir, las plantas con flor pudieron triunfar porque redujeron su genoma y así hicieron células más pequeñas y más optimas.

Conclusiones.

Este estudio resuelve una de las preguntas más importantes de la biología vegetal de la actualidad, sin embargo, como casi siempre en la ciencia, abre otras cuestiones aún sin resolver: por ejemplo: ¿por qué las angiospermas pudieron empaquetar el genoma y el resto de grupos de plantas no pudieron? O, si las angiospermas se han adaptado al medio ambiente mucho mejor, ¿por qué en algunas zonas del planeta han podido resistir tan bien las gimnospermas sin llegar a extinguirse?
El estudio original en inglés lo pueden leer en este link.

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miércoles, 10 de enero de 2018

“Wearable” para plantas, una posible solución para un mayor seguimiento de los cultivos

Uno de los retos más importantes en el sector de la nanotecnología es hacer dispositivos lo más versátiles, flexibles, resistentes y baratos posible. Pero parece que el manejo de los nanomateriales, con especial atención en el grafeno, puede ser más complicado de lo que se esperaba, y el futuro que nos prometían hace muchos años que nos iban a inundar con dispositivos basados en grafeno, se está retrasando un poco.


En el caso de que lo consigan (mejor dicho, “cuando” lo consigan, porque es un hecho que lo van a conseguir tarde o temprano) el sector de la agricultura deberá estar muy atento, porque los nanomateriales y nanosensores tienen un potencial agrícola inmenso ( tal y como podéis leer en este otro post sobre las e-Plants o plantas electrónicas) .
Sin embargo, parece que la aplicación a la agricultura de estos nanosensores no está tan lejos, un grupo de investigadores de Iowa (de los departamentos de de agronomía y de electrónica) han conseguido un método simple y versátil para estampar y transferir nanomateriales basados en grafeno en varios tipos de cinta para fabricar sensores flexibles a microescala, y lo han publicado en la prestigiosa revista “Advanced materials technologies” (que lo ha elegido para su portada, que podéis ver al final del artículo). Es decir, si consiguen desarrollar esto, podrían “estampar” “pegatinas de grafeno” en hojas de cultivos para medir cientos de parámetros a bajo coste (como transpiración, humedad, temperatura…).

¿Cómo lo han hecho?

El método consiste en aplicar grafeno mediante una técnica de drop-casting (o fundición en una gota al caer) en una superficie de polydimethylsiloxane (PDMS), en el que previamente se han realizado unos patrones. Entonces se aplica una sencilla Cinta adhesiva “Scotch” para eliminar el exceso de grafeno. Una vez eliminado el exceso de grafeno se aplica el grafeno “empatronado” en una cinta para pegarlo a cualquier superficie.

Conclusiones

Este artículo solamente explica el método para realizar estos microsensores de grafeno, pero parece ser que lo han aplicado a plantas con resultados muy prometedores. Si este método es tan simple y barato como prometen (ya está en proceso de patente), puede ser toda una revolución en el sector agrícola, ya que podríamos llenar nuestros campos de estudio de “wearables” con los que conseguiríamos muchos más datos y mucho más precisos.

El artículo completo lo pueden leer aquí en inglés en la revista.

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miércoles, 3 de enero de 2018

Variedades de cultivos mejoradas en menos tiempo gracias al “speed breeding”

El crecimiento de la población mundial y el cambio climático son las amenazas más importantes para la seguridad alimentaria en el planeta. Para afrontar estas amenazas, una de las herramientas que tenemos es la obtención de variedades más productivas, que resistan más a las sequías, etc. En la revolución verde entre 1960 y 1980 (iniciada por el premio Nobel de la paz Norman Borlaug) se consiguió desarrollar variedades de trigo, maíz y arroz, principalmente, más resistentes a los climas extremos y a las plagas, capaces de alcanzar altos rendimientos por medio del uso de fertilizantes, plaguicidas y riego.
Pero desde entonces no ha habido otro salto con estas dimensiones que nos permita afrontar los nuevos retos. Por ahora se tarda más de 4-6 generaciones (una vez seleccionadas las líneas parentales) en estabilizar una nueva variedad. Considerando que no se pueden conseguir más de 1-2 generaciones por año, es prácticamente imposible conseguir una mejor variedad en menos de 10-15 años en función de la especie (tiempo insuficiente debido a la aceleración de los cambios climáticos actuales y la velocidad con la que se expanden las plagas en este mundo globalizado).
Investigadores ingleses y australianos del John Innes Centre, University of Queensland y University of Sydney han publicado el día 1 de enero en la prestigiosa revista Nature plants un nuevo método que han llamado “speed breeding” que consigue reducir estos tiempos de forma espectacular.


¿Cómo lo han hecho?

Para evaluar diferentes métodos de crecimiento de las plantas, probaron a crecer trigo duro, trigo panadero, cebada y la planta modelo de cereales Brachypodium distachyon en diferentes condiciones en un invernadero controlado. Normalmente se usa un periodo luz/oscuridad diario (llamado fotoperiodo) de 12 horas de luz y 12 de oscuridad, consiguiendo unas 3 generaciones al año. Cuando probaron un fotoperiodo de 22 horas de luz al día con solamente 2 de oscuridad y aumentando la temperatura, las plantas crecieron mucho más rápido, obteniendo hasta 6 generaciones al año (¡el doble!).
Además, una vez que la espiga ya estaba formada, en lugar de esperar 15 días a que madurara de forma natural, la metieron en una estufa con calor. Así, consiguieron reducir el tiempo de madurez de la espiga de 15 días a solamente 3 días.



Para comprobar que esto no afectaba a la estabilidad genética de las plantas que se crecían con estas nuevas condiciones, analizaron varios genes de las plantas crecidas con este “speed breeding”. No apreciaron ningún problema genético en las plantas crecidas de esta forma.
En el artículo, los autores afirman que esta nueva técnica es muy probable que sea aplicable a otras plantas que responden al fotoperiodo como el girasol, pimiento o chile o rábano (entre otras).


Conclusiones

Con este método han podido conseguido 6 generaciones por año en trigo, cebada, garbanzo y guisante, entre otras. Esto es toda una revolución ya que se podrían conseguir nuevas variedades en una tercera parte del tiempo que antes (que son muchos años).
Además, esto supondrá que los investigadores consigan variedades mejores más rápidamente, no solamente de los típicos cultivos (como arroz, trigo, maíz..) sino de aquellos con una mejora más complicada y que, por tanto muchas veces no han conseguido llegar al gran mercado tan fácilmente.
El artículo completo lo pueden leer en este enlace.

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