Nuevos desarrollos para aumentar los rindes de cereales

El nitrógeno gaseoso (N₂) constituye entre el 75 y 80 por ciento de la atmósfera. En ese estado es inerte, es decir que no reacciona con otras sustancias pero, sin embargo, es fundamental para la vida y el crecimiento de las plantas. Para poder usarlo debe ser convertido en amonio (NH₄⁺) y este proceso puede ocurrir por la vía abiótica, es decir sin que medie acción de los microorganismos; o biótica, donde las bacterias del suelo juegan un papel fundamental.

Investigadores de Argentina, España y el Reino Unido trabajan hace años en la modificación genética de Pseudomona protegens, una bacteria que se encuentra comúnmente asociada a plantas y a las cuales muchas veces protege de la acción de patógenos.

Lograron introducir en P. protegens cerca de 50 genes que codifican para proteínas que forman una maquinaria molecular que permite a la bacteria captar nitrógeno del aire y transformarlo en amonio para que la planta pueda usarlo. Y, de esta forma, proveer un fertilizante natural.

Nicolás Ayub es investigador adjunto del CONICET en el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) y uno de los científicos a cargo del proyecto. Y explica: “Este desarrollo permite no sólo fertilizar naturalmente las plantas, sino también bajar los costos y mitigar el impacto ambiental de la agricultura”.

¿Qué importancia tiene este desarrollo a nivel agrario?

Los cereales no fijan nitrógeno directamente y a nivel global son los cultivos más importantes del mundo. El trigo, el maíz y el arroz son los más relevantes por volumen de negocio y cantidad de toneladas producidas, entre otros factores. Sin embargo, hoy en día la fertilización con nitrógeno es el costo principal, el factor limitante para plantear el cultivo de una hectárea de cereales.

¿Por qué es importante pensar en estrategias para reemplazar la fertilización nitrogenada?

Hay que tener en cuenta dos cosas. Primero, que los fertilizantes nitrogenados se producen a partir de nitrógeno gaseoso que deriva del petróleo y que, actualmente, un 10 por ciento de la energía consumida a nivel mundial se usa en su fabricación. Y están destinados especialmente a cereales, no sólo porque son el cultivo más importante sino además porque no pueden fijar nitrógeno naturalmente. Y en segundo lugar, la producción de estos fertilizantes es una de las mayores causas de emisión de gases de efecto invernadero, principales responsables del cambio climático que está sufriendo el planeta. Entonces, para resumir, los fertilizantes nitrogenados en este momento consumen el 10 por ciento de la energía mundial, son caros y son el factor limitante de los cultivos, y encima tienen un impacto ambiental muy fuerte.

Cuando se habla de costos para el agricultor, ¿qué valores se manejan?

Para fertilizar una hectárea de cereal, como por ejemplo trigo, hay que gastar 150 dólares. Y el uso de nuestra tecnología tiene un costo de más o menos un dólar. Es mucha diferencia.

¿En qué principios se basa su tecnología?

Originalmente Pseudomona protegens no fija nitrógeno, pero le incorporamos más de 50 genes para que pueda desarrollar la maquinaria para llevar a cabo ese proceso. Es necesario introducir esa cantidad porque la nitrogenasa, una de las encargadas de fijar nitrógeno, no es una enzima sino que es un complejo enorme que necesita como mínimo entre 20 y 25 proteínas para poder funcionar.

¿Y ninguna de ellas está originalmente codificada en la bacteria?

No. De hecho el género Pseudomona no fija nitrógeno y no tiene los genes. La fijación es la reacción más endergónica, es decir que más energía gasta, de la naturaleza. Es muy ‘cara’ en términos energéticos, la más costosa de todos los procesos conocidos, de todos los organismos vivos. Entonces la bacterias y las arqueas, que son los únicos organismos capaces de fijar nitrógeno – no todos, pero los que lo hacen – tienen la fijación muy regulada, de forma tal que si hay una mínima cantidad de amonio extracelular se inhibe. Pseudomona protegens al no tener naturalmente esta maquinaria tampoco tiene el aparato que la reprime cuando hay pequeñas cantidades de amonio extracelular. Por todos estos factores constituye una excelente alternativa a la fertilización nitrogenada, que puede tener un impacto muy grande en la producción alimentaria del planeta.