Revelar las respuestas de las plantas al estrés por nutrientes puede remodelar la agricultura sostenible y, de esa forma, fomentar el equilibrio ecológico para un futuro resiliente.
A medida que aumenta la población mundial, la acuciante necesidad de producir alimentos de forma sostenible en los próximos treinta años plantea un reto formidable. El crecimiento de las plantas depende de la disponibilidad de nutrientes, por lo que es crucial comprender cómo se adaptan a sus carencias.
Los nutrientes minerales, como el nitrógeno y el hierro, también desempeñan un papel en la fijación del CO2 atmosférico, ya que la fotosíntesis es el principal punto de entrada del carbono en los ecosistemas. Por lo tanto, desentrañar estos procesos biológicos es esencial para elaborar nuevas estrategias que mejoren la resiliencia y la productividad de los cultivos, garantizando la seguridad alimentaria y la preservación del medio ambiente.
Evaluación de las carencias de nutrientes en las plantas
El equipo del proyecto ExuNutriStress, llevado a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA, por sus siglas en inglés), ha dado pasos considerables en la comprensión de cómo responden los árboles a las carencias de nutrientes. La investigación se llevó a cabo en álamos, que sirven de excelente modelo para la investigación de árboles forestales debido a su rápido crecimiento, maduración y amplia distribución geográfica.
El énfasis del proyecto en las carencias de nitrógeno y hierro se debe a las funciones críticas que estos elementos desempeñan en numerosas moléculas y procesos vegetales, entre ellos la fotosíntesis y las vías biosintéticas. La agricultura contribuye en un 60 % al aumento previsto de la contaminación por nitrógeno, comprender cómo los álamos movilizan el nitrógeno del suelo ofrece posibles soluciones para reducir la aportación de nitrógeno.
Los exudados radiculares son compuestos orgánicos liberados por las plantas en el suelo. Mejoran la biodisponibilidad de los nutrientes y el crecimiento de las plantas al alterar las propiedades físicas y químicas de la rizosfera y su microbiota. Los exudados radiculares están estrechamente relacionados con los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes. Por lo tanto, es importante comprender cómo se ven afectados por las carencias de nutrientes. Los exudados radiculares también desempeñan un papel crucial en la captura de carbono en los suelos, que podría verse afectado por el estado nutritivo de las plantas.
«ExuNutriStress tiene el potencial de mejorar la agricultura sostenible al ofrecer alternativas a los fertilizantes sintéticos», subraya el investigador principal Sébastien Thomine.
¿Cómo afecta la carencia de nutrientes al metabolismo vegetal?
Los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos hidropónicos en condiciones controladas. En estos experimentos se evaluaron los efectos de las carencias de nitrógeno y hierro —tanto individualmente como en combinación— en los exudados radiculares de los álamos. Los investigadores controlaron parámetros como los niveles de clorofila y el pH y analizaron micro y macronutrientes en distintas partes de las plantas.
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Los resultados del proyecto indican que las raíces de los álamos acumulan metabolitos específicos bajo estrés por nutrientes, entre ellos flavonoides. En caso de carencia de nitrógeno, el desequilibrio en el metabolismo del nitrógeno y del carbono afecta a la producción de flavonoides, mientras que la carencia de hierro repercute en las vías de los ácidos grasos y los aminoácidos.
«Estos conocimientos son fundamentales para entender las respuestas de las plantas al estrés por nutrientes», destaca la beneficiaria de una beca de investigación de las MSCA María Teresa Cieschi.
Repercusión social y medioambiental
El proyecto ExuNutriStress representa un importante paso adelante en nuestra comprensión de la fisiología de las plantas sometidas a estrés por nutrientes. Sus hallazgos no solo contribuyen a la comunidad científica, sino que también tienen implicaciones de gran alcance para la agricultura sostenible. Los conocimientos generados sobre el papel de los exudados radiculares en la nutrición de las plantas prometen allanar el camino hacia prácticas agrícolas más eficaces y respetuosas con el medio ambiente, incluidos los fertilizantes sostenibles.
El equipo del proyecto ha difundido activamente sus conclusiones a través de su sitio web, las redes sociales y en la Noche de los Investigadores celebrada en París, lo que ha potenciado su alcance y repercusión. A medida que avance el proyecto, la investigación en curso promete desvelar más conocimientos innovadores sobre la gestión de los nutrientes vegetales y el equilibrio ecológico.
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