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martes, 15 de abril de 2014

DESARROLLANDO UNA MEJOR SOJA PARA UN MUNDO SECO Y HAMBRIENTO

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”.
La NASA desarrolla nuevas maneras de observar y estudiar los sistemas naturales interconectados de la Tierra, mediante los análisis de las computadoras y los registros de datos  en el largo plazo, logran ver en una mejor forma, como está cambiando nuestro Planeta Tierra.
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 Change Biology; y fue financiada por la National Science Foundation con apoyo del JPL y la Fundación Bill y Melinda Gates.
Mayor información de las actividades de Ciencias de la Tierra-2014, aquí.

Fuente: JPL-Caltech 15.04.2014