Imagen de modernas plantas de soja, las
cuales tienen mejores y más densos follajes, consiguiendo en esta forma, una
mayor cantidad de luz solar, la cual pueden utilizar para la fotosíntesis, al
mismo tiempo, se limitan las hojas inferiores debido al sombreado en ellas.
Crédito de la imagen: USDA
Un
nuevo estudio ha demostrado que las plantas de soja pueden ser rediseñadas con
el propósito de aumentar los rendimientos de los cultivos, lográndose al mismo
tiempo, que requieran menos agua,
ayudando en esta forma a compensar el calentamiento de los gases de efecto
invernadero.
Este
estudio dirigido por Darren Drewry del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California
– JPL – es el primero en demostrar que un importante cultivo alimenticio, puede
ser modificado permitiendo en esta forma, cumplir con varios objetivos al mismo
tiempo. Drewry utilizó un modelo de vegetación con avanzadas técnicas en la
optimización de equipos de alto rendimiento, encontrando que mediante el
rediseño en diferentes maneras de las plantas de soja, podía aumentarse la
productividad de la soja en un 7% sin necesidad de utilizar una mayor cantidad de agua.
Por
lo tanto, las plantas de soja podrían ser rediseñadas o en su defecto, utilizar
un 13% menos de agua o lograr que reflejaran un 34% más de luz hacia el espacio
sin perder su rendimiento. “Mi intuición
me hubiera dicho que algunas de estas metas son mutuamente excluyentes, que hay
un equilibrio fundamental entre el aumento de la productividad y la
conservación del agua”, dice Drewry, y continua: “Ahora estamos en condiciones de decir que en realidad es una
combinación de características que harán progresar hacia otros objetivos, todos
al mismo tiempo”.
Esta
investigación se produce en un momento en que la seguridad alimenticia del
planeta, se ve amenazada ante el crecimiento demográfico y el Cambio Climático.
Las Naciones Unidas estiman que la producción de alimentos tendrá que aumentar
un 70% para el año 2050, única forma de satisfacer las necesidades de alimentos
a nivel mundial. En la actualidad, los rendimientos de los principales cultivos
alimenticios, están aumentando muy lentamente y en algunos casos, ninguno en
absoluto.
La
soja es una de las plantas proteaginosas más importante del planeta.
Drewry
desarrolló el modelo en cuestión, utilizándolo para estudiar (llamado MACAN,
para el modelo de un toldo en múltiples capas) los sistemas agrícolas del Medio
Oeste de EE.UU., pero puede modificarse para ser aplicado en la investigación
de otros tipos de vegetación; en especial, porque captura en gran detalle el
intercambio de dióxido de carbono, agua y energía entre la vegetación y la
atmósfera.
La
investigación utilizó la optimización numérica, de forma matemática, para
decidir, entre una gama de opciones, crear el valor más cercano a un deseado
resultado. Eligió cinco características estructurales de una planta, tañes como
la superficie total de la hoja (el número y tamaño de las hojas) y el ángulo en
el cual, las hojas se fijan en los tallos. El Modelo MACAN varió uno o unas
combinaciones de los cinco rasgos para cada experimento, descartando soluciones
menos exitosas y refinando los que hicieron progreso en su camino hacia las
metas.
Dependiendo
de que objetivos se pretendan cumplir, las plantas de soja rediseñadas pueden
diferir significativamente. Uno de los experimentos en el estudio, produjo una
planta que requiere el 13% menos de agua, pero era tan productiva como las
variedades actuales, lo que la haría muy valiosa para los agricultores de las
zonas afectadas por la sequía.
Esta
planta tenía en general, un menor número de hojas, pero más de las que se
encuentran hacia la parte inferior de la planta, que es común entre las
actuales variedades.
Reflexionando
que existía una mayor radiación hacia el espacio y que esto implicaba el rediseño de una serie de rasgos,
como ser: la cantidad de hojas que reflejan la luz y que parte del espectro
solar lo hacen, el ángulo de las hojas, su distribución y densidad del follaje,
modelaron el estudio, el cual encontró rápidamente las respuestas que habrían
requerido décadas en encontrarlas.
Según
Drewry, el Hybridizers Plant aborda una característica a la vez, y la creación
de un nuevo prototipo, normalmente lleva varias generaciones, sin garantía de
cual es el rasgo en cuestión es el más crítico para satisfacer el objetivo de
hybridizer. “En cuanto a dos o tres
rasgos a la vez es demasiado complejo y la cantidad de tiempo que se
necesitaría para poner en practica los cambios en el campo, es prohibitivo” dice
Drewry.
Semillas de soja de la Colección de Germoplasma
del Departamento de Agricultura de los
EE.UU. Crédito de la imagen: USDA
La
recolección de semillas [por ejemplo: El Departamento de Agricultura de los EE.UU.,
en su Colección de Germoplasma, tiene cerca de 20.000 variedades de soja de
todo el mundo] es probable que contengan el material genético necesario para
criar una planta de soja con estos rasgos. Otras opciones en la gestión de su
cultivo, también pueden ser capaces de producir marquesinas de soja con los
rasgos deseados.
En
comparación con las muchas llamadas soluciones que se han sugerido para cooperar
en lograr atenuar el Cambio Climático, obtenidas con geoingeniería, tales como la
pulverización de sulfatos en la atmósfera superior para reducir la luz solar
entrante, o cargar los océanos con hierro para aumentar la fotosíntesis del plancton,
la modificación de las tapas de cultivos anuales son de bajo costo y pueden ser
implementadas rápidamente y es reversible.
“Muchas de las propuestas soluciones de geoingeniería requieren importantes
recursos y no sabemos si todos pueden ser posibles debido a los efectos
posteriores” dijo Drewry, “Si el cambio
de un cultivo anual tiene consecuencias imprevistas, podemos simplemente volver
a la que crecimos en el año anterior”.
Es como NASA
vigila los signos vitales de la tierra desde el aire y del espacio, mediante
una flota de satélites y ambiciosas campañas de observación.
El
Estudio de Darren Drewry y sus coautores Praveen Kumar y
Stephen Long (ambos de la
Universidad de Illinois), fue publicado el 04 de abril de
2014 en la Revista Global la National Sciencela Fundación
Bill
Mayor
información de las actividades de Ciencias de la Tierra-2014 , aquí.
Fuente:
JPL-Caltech 15.04.2014
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