Autor: quimcasa

Russian Foundation for Basic Research, 2023

Agrónomos de la Universidad RUDN han demostrado que la hormona melatonina y el mineral zeolita mitigan los efectos peligrosos de los metales pesados ​​en las plantas. El primero protege las células de la destrucción por el Cadmio y el segundo aumenta la disponibilidad de nutrientes y previene la absorción de metales pesados en la planta. Los resultados fueron publicados en Scientia Horticulturae.

Últimamente se ha producido un peligroso aumento de la concentración de metales pesados ​​en los tallos, yemas y hojas de los cultivos. Uno de los principales contaminantes es el Cadmio, el cual entra en el suelo junto con los desechos industriales y agrícolas. Agrónomos de la Universidad RUDN han descubierto que la hormona melatonina y el mineral zeolita ayudan a mitigar la contaminación por Cadmio. Se ha demostrado que individualmente tienen efectos positivos en la sanidad de las plantas y del suelo, pero se sabe poco acerca de sus efectos combinados.

«Los metales peligrosos son la principal causa de contaminación de los suelos agrícolas y forestales. La contaminación afecta a los alimentos y pone en riesgo la salud de las personas. El Cadmio llega al medio ambiente a través de los pesticidas, la producción química y la minería. Este elemento cambia el metabolismo del Nitrógeno y de los Carbohidratos en las plantas, altera la permeabilidad de las células al dañar sus membranas», afirmó Meysam Zargar, Ph.D., profesor asociado del Departamento de Agrobiotecnología de la Universidad RUDN.

Los agrónomos experimentaron utilizando el bambú como modelo, el cual creció durante un año en suelos con un alto nivel de Cadmio. La contaminación osciló entre 9 y 200 miligramos de Cadmio por litro. El bambú de todos los grupos se fumigó con cantidades variables de melatonina y zeolita.

La zeolita y la melatonina neutralizaron la contaminación por Cadmio en el bambú, aumentando el contenido de nutrientes del suelo. La cantidad de Fósforo y Nitrógeno aumentó un 23%, el Magnesio un 20%, el Calcio un 15% y el Potasio un 10%. Los agrónomos determinaron 150 micromoles de melatonina y 15 gramos de zeolita como la dosis óptima de suplementación. Con esta combinación, mejora el sistema antioxidante de las plantas que presentan un alto contenido de Cadmio, y aumenta la disponibilidad de elementos nutricionales.

«La melatonina y la zeolita compensan completamente los efectos nocivos del Cadmio en el bambú. La zeolita en el suelo puede inmovilizar este elemento, reduciendo su acumulación en el bambú y favoreciendo la absorción de iones nutrientes por las raíces. La melatonina mitiga las manifestaciones del estrés oxidativo aumentando la actividad antioxidante y protege las células regulando la permeabilidad de las membranas», dijo Meysam Zargar, Ph.D. Doctor en Ciencias Agrícolas, Profesor Asociado del Departamento de Agrobiotecnología de la Universidad RUDN.

Referencias: Russian Foundation for Basic Research. (17 de Octubre de 2023). Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-10-agronomists-heavy-metals-hormone-therapy.html

Agricultural Research Service, 2024

Los científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) han desarrollado un tratamiento antiviral comestible que puede usarse para proteger a las abejas melíferas contra el virus de las alas deformes (DWV) y otros virus, según un estudio reciente publicado. en npj Sustainable Agriculture.

Las abejas melíferas son importantes polinizadores agrícolas. Sin embargo, los virus, incluido el DWV, están relacionados con la muerte de millones de colonias en todo el mundo. El DWV, al igual que otros virus, se transmite con mayor frecuencia a través de los ácaros Varroa, que son portadores de la enfermedad e infectan las colonias de abejas. La infección suele causar deformidad y muerte en las abejas, especialmente en las pupas y las crías. Estas pérdidas de colonias devastan las industrias apícolas y representan un riesgo importante para la agricultura y el suministro mundial de alimentos.

Si bien existen medicamentos para otras enfermedades y parásitos de las abejas, actualmente no hay ningún tratamiento disponible para ayudar a los apicultores a reducir los virus en sus colonias. Casi todas las colonias tienen DWV y, a menudo, pueden infectarse con varios virus en cualquier momento. Los tratamientos antivirales eficaces podrían ayudar a mejorar la sanidad y la supervivencia de las colonias, así como la eficiencia de la polinización de los cultivos.

«Encontramos que las dietas de algas genéticamente modificadas suprimieron la infección por DWV y mejoraron la supervivencia de las abejas melíferas», dijo Vincent Ricigliano, científico investigador del Laboratorio de Abejas Melíferas del ARS en Baton Rouge, Luisiana. «Cuando se mezclan con alimento para abejas, las algas modificadas estimulan el sistema inmunológico de la abeja para combatir el virus objetivo».

Según Ricigliano, las algas verde azules son excelentes aditivos alimentarios de las abejas. Ricigliano y otros investigadores del ARS estudiaron previamente las algas verde-azules microscópicas también conocidas como microalgas, como una fuente potencial de alimento para las abejas melíferas. Las algas se mostraron prometedoras ya que tienen un perfil nutricional que se asemeja al polen y es escalable al nivel de la apicultura comercial.

«Además de los beneficios nutricionales y los efectos de estimulación inmunológica, las cepas de algas genéticamente modificadas tienen el potencial de proteger a las abejas contra una amplia variedad de patógenos», dijo Ricigliano.

Las algas verde azules crecen mediante la fotosíntesis y pueden eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera, lo que las convierte en una estrategia ecológicamente amigable para mejorar la salud de las abejas melíferas.

«Esta tecnología representa una nueva clase de tratamientos potenciales para las abejas melíferas que es altamente sostenible y escalable», dijo Ricigliano. «Se puede agregar directamente al alimento complementario sin procesamiento adicional y se puede integrar fácilmente en las prácticas de manejo existentes de los apicultores. Sin embargo, existen consideraciones regulatorias que deben abordarse antes de que estas aplicaciones se puedan realizar por completo».

Los investigadores presentaron una solicitud de patente para la tecnología y planean utilizar variaciones de la misma, para proteger a las abejas de otros virus y otros patógenos en estudios futuros.

Referencias: Agricultural Research Service. (19 de Marzo de 2024). Researchers use an edible blue-green algae to protect honey bees against viruses. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2024-03-edible-blue-green-algae-honey.html

Universidad de Cambridge

Los hallazgos recientes de que las plantas emplean un mecanismo de supervivencia contra la sequía para defenderse también de las plagas chupadoras, podrían dar información para futuros programas de mejoramiento genético de cultivos destinados a lograr un mejor control de plagas a gran escala.

Utilizando un biosensor fluorescente avanzado (ABACUS2) que puede detectar pequeños cambios en las concentraciones de hormonas vegetales a escala celular, los científicos observaron que el ácido abscísico (ABA), que generalmente se relaciona con la respuesta a la sequía, promovió el cierre de estomas cinco horas después de haber sido infestada la planta con ácaros.

Los estomas (poros microscópicos de las hojas), son importantes para el intercambio gaseoso, pero también son los principales sitios de pérdida de agua. Cuando hay escasez de agua, las plantas actúan para conservarla, produciendo la hormona del estrés por sequía, ABA, para cerrar sus estomas.

Casualmente, el cierre de estomas también obstruye los puntos de entrada preferidos de las plagas chupadoras de nutrientes, como los ácaros. La araña roja de dos manchas es una de las plagas más dañinas económicamente, no es específica, por lo que taca una amplia gama de más de 1000 plantas, incluidos 150 cultivos.

Apenas visibles a simple vista, estas pequeñas plagas perforan y luego chupan las células vegetales. Sus poblaciones pueden aumentar muy rápidamente en cantidades enormes y pueden ser una de las plagas más destructivas en la industria de la jardinería y la horticultura, destruyendo las plantas de interior y reduciendo el rendimiento de hortalizas, frutales y cultivos para ensaladas.

Ha habido debate sobre el papel del ABA en la resistencia a las plagas. Inicialmente se observó que los estomas se cierran cuando las plantas son atacadas por plagas chupadoras de nutrientes, lo que llevó a diversas hipótesis, entre ellas que este cierre podría ser una respuesta de la planta a la pérdida de agua debido a la alimentación de las plagas, o incluso que las plagas podrían promover el cierre de los estomas para evitar que las plantas envíen compuestos volátiles dañinos para ellas.

En una colaboración entre el Centro de Biotecnología y Genómica Vegetal (CBGP) en España y el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge (SLCU), investigadores que estudian cómo responde Arabidopsis thaliana a la araña roja  o araña de dos puntos (Tetranychus urticae), han determinado que la planta entra en acción casi de inmediato, empleando la misma hormona que utiliza para la sequía, con el propósito de impedir que los ácaros penetren sus tejidos y, como resultado, reduce significativamente el daño por las plagas.

Los hallazgos publicados en Plant Physiology encontraron que el cierre máximo de estomas se logra en un período de 24 a 30 horas.

«Los estomas abiertos son entradas naturales donde plagas como pulgones y ácaros insertan sus estructuras de alimentación especializadas, llamadas estiletes, para perforar y luego succionar el contenido rico en nutrientes de las células subepidérmicas», dijo Irene Rosa-Díaz, quien llevó a cabo los experimentos con ácaros en SLCU y CBGP durante su doctorado con la Profesora Isabel Díaz, en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (Universidad Politécnica de Madrid), y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agrícola y Alimentaria (UPM-INIA).

«Pudimos demostrar que la infestación de ácaros indujo una rápida respuesta de cierre de estomas aumentando la hormona vegetal ABA en los tejidos de la hoja, más alta en las células estomáticas y vasculares, pero también en todas las demás células de las hojas evaluadas. Demostramos a través de múltiples experimentos diferentes que el cierre de estomas obstaculiza a los ácaros”.

«Las plantas que fueron pre-tratadas con ABA para inducir el cierre de estomas y luego infestadas con ácaros, mostraron una disminución del daño por los ácaros, mientras que las plantas mutantes con deficiencia de ABA donde los estomas no pueden cerrar bien, así como las plantas que tienen más estomas, son más susceptibles a los ácaros».

El grupo de investigación de Alexander Jones en SLCU desarrolla biosensores in vivo que están revelando la dinámica hormonal en plantas con una resolución sin precedentes, incluido ABACUS2 que cuantificó el ABA celular en estos experimentos con ácaros.

El Dr. Jones dijo que el estudio destaca las importantes interacciones entre el estrés biótico y abiótico en las plantas: «Las señales de alerta temprana provenientes de la alimentación de los ácaros inducen una cascada de moléculas de señalización inmune, incluido el ácido jasmónico (JA) y el ácido salicílico (SA), entre otras respuestas químicas. En conjunto, estos resultados muestran que la acumulación de ABA y el cierre de estomas también son mecanismos claves de defensa, empleados para reducir el daño de los ácaros.

«El siguiente paso es investigar cuál es la señal inicial producida por los ácaros que la planta detecta y que posteriormente resulta en la acumulación de ABA. Los mecanismos bioquímicos que utiliza la planta como señales de ataque de plagas podrían ser cualquier cosa, incluidas las vibraciones por efecto de la alimentación de los ácaros, proteínas salivales de estos, sustancias químicas producidas por los ácaros o por la actividad de los mismos, daño celular directo (heridas) u otras moléculas asociadas con los ácaros.

«La identificación de los desencadenantes iniciales podría usarse para desarrollar nuevos tratamientos para los cultivos a fin de preparar a las plantas antes de que ocurran las infestaciones de plagas previstas. Es importante destacar que los esfuerzos para seleccionar plantas con rasgos estomáticos alterados, que ya deben equilibrar la relación entre la fotosíntesis versus la conservación del agua, también podrían considerar la resistencia a plagas dañinas».

Referencias: University of Cambridge. (3 de Mayo de 2024). PHYS ORG. Obtenido de Research discovers plants utilize drought stress hormone to block snacking spider mites: https://phys.org/news/2024-05-drought-stress-hormone-block-snacking.html

Transpread, 2024

Rubus rosifolius, una frambuesa roja, es valorada por sus propiedades nutricionales y medicinales, ya que contiene compuestos bioactivos como las antocianinas. A pesar de su potencial, la información genómica disponible es limitada. Estudios anteriores se han centrado en su taxonomía, fitoquímica y farmacología. Debido a esta carencia, es necesario un estudio a profundidad de las bases genómicas y moleculares de las importantes propiedades biológicas de las especies de Rubus.

Un estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Kaili y el Jardín Botánico de la provincia de Guizhou, publicado en “Horticulture Research”, presenta un bosquejo del genoma a nivel de cromosomas de alta calidad de Rubus rosifolius. Mediante la secuenciación y el análisis del genoma y los transcriptomas, el estudio explora la dinámica evolutiva y los mecanismos moleculares subyacentes a la biosíntesis de antocianinas en esta frambuesa roja.

La secuenciación del genoma reveló 131 estructuras ensambladas, de las cuales 70 estaban ancladas a siete pseudocromosomas, cubriendo el 99.33% del tamaño estimado del genoma. El estudio identificó un evento de duplicación de todo el genoma compartido entre los miembros de la familia Rosaceae, lo que dio lugar a 5090 pares de genes detectables duplicados, de los cuales aproximadamente el 75% se sometió a una selección purificadora. Se detectaron diversas antocianinas en los frutos, cuyas concentraciones aumentaron significativamente durante la maduración. Genes estructurales clave como RrDFR, RrF3H, RrANS y RrBZ1 se identificaron como cruciales en la biosíntesis de antocianinas.

La expresión de estos genes se correlacionó con la acumulación de antocianinas importantes como pelargonidina-3-O-glucósido y pelargonidina-3-O-(6′′-O-malonil) glucósido. Además, se descubrió que los factores de transcripción y los genes que codifican la metilasa regulan la biosíntesis de antocianinas al dirigirse a genes estructurales.

El Dr. Yunsheng Wang, un investigador principal de la Universidad de Kaili, dijo: «Nuestros hallazgos brindan información integral sobre la evolución genómica y los mecanismos moleculares de la biosíntesis de antocianinas en Rubus rosifolius. Este conocimiento es fundamental para la domesticación y reproducción específicas de especies de Rubus, mejorando su valor nutricional y comercial.»

La investigación allana el camino para el desarrollo de cultivares de Rubus con mayor contenido de antocianinas, revolucionando potencialmente el papel de la fruta en la salud dietética y contribuyendo al avance de los programas de mejoramiento de berries a nivel mundial.

Referencias: TranSpread. (17 de Junio de 2024). PHYS ORG. Obtenido de Researchers unveil high-quality genome of Rubus rosaefolius: https://phys.org/news/2024-06-unveil-high-quality-genome-rubus.html.

(Riken, 2023)

Después de casi una década de esfuerzos, los científicos de RIKEN han determinado la estructura de una proteína transportadora clave que ayuda a las plantas a obtener hierro del suelo. Este hallazgo podría guiar el desarrollo de nuevos fertilizantes de alta eficacia que ayudaran a las plantas a extraer hierro de suelos con deficiencia de este elemento.

Aproximadamente un tercio de toda la tierra a nivel mundial es alcalina, porque el suelo contiene grandes cantidades de Carbonato de calcio. El hierro no se disuelve bien en estos suelos alcalinos y la deficiencia de hierro resultante puede restringir severamente el crecimiento de las plantas.

«La absorción de hierro del suelo no es fácil», dice Atsushi Yamagata del Centro RIKEN para la Investigación en dinámica de Biosistemas. Sin embargo, las gramíneas comunes, incluidas el trigo y la cebada, han desarrollado una estrategia única para capturar el hierro. Liberan en el suelo compuestos llamados fitosideróforos, que se unen al hierro y forman un complejo que las plantas pueden absorber a través de sus raíces. Los fitosideróforos son compuestos conocidos como ácidos mugineicos. Mientras transportan su carga de hierro, son reabsorbidos hacia el interior de las células vegetales por una proteína transportadora en las membranas celulares. Pero aún se desconoce mucho sobre el mecanismo molecular de este proceso.

Yamagata y sus colaboradores han determinado por primera vez la estructura de la proteína transportadora. «Hemos resuelto la estructura de la proteína transportadora, tanto en estado libre como en combinación con un fitosideróforo que transporta hierro», dice Yamagata. Esto es fundamental porque ayuda a los investigadores a comprender los detalles moleculares finos de cómo el complejo que contiene hierro interactúa con el transportador para ser llevado al interior de las células.

El equipo de RIKEN había estado tratando de determinar la estructura de la proteína transportadora durante casi diez años. «Ni siquiera pudimos obtener los cristales necesarios para el análisis mediante cristalografía de rayos X», dice Yamagata. El gran descubrimiento llegó con los avances recientes en una técnica llamada microscopía crioelectrónica, que reveló las estructuras disparando electrones a muestras congeladas de la proteína.

Esta investigación ahora está guiando el trabajo para desarrollar derivados de ácidos mugineicos, que el equipo cree que podrían convertirse en una nueva generación de fertilizantes altamente efectivos para suelos alcalinos.

«Un derivado sintético, desarrollado por nuestro colaborador Kosuke Namba de la Universidad de Tokushima, puede mejorar el crecimiento de las plantas, superando al compuesto natural con tan solo una milésima parte del costo», dice Yamagata. Llamado ácido prolina-2′-desoximuginico (PDMA), el derivado es estable durante un mes en el suelo, en comparación con solo un día para el caso del compuesto natural. Namba ahora está trabajando con un fabricante japonés para aumentar la producción de PDMA para uso comercial como un fertilizante agrícola.

El artículo está publicado en la revista Nature Communications.

Referencias: RIKEN. (16 de Marzo de 2023). A nifty trick to help plants thrive in iron-poor soils. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-03-nifty-iron-poor-soils.html

Chinese Academy of Sciences, 2024

Un equipo de investigadores ha descubierto un papel importante del etileno en la maduración de los frutos de fresa, específicamente del fruto verdadero, los aquenios, incrustados en el receptáculo carnoso. Este hallazgo cuestiona la visión tradicional de que las fresas tienen una dependencia mínima del etileno para el desarrollo del fruto.

El estudio destaca la necesidad de herramientas avanzadas, como son los sensores de detección de etileno y mutantes genéticamente modificados, para investigar más a fondo las funciones del etileno. Estos conocimientos podrían conducir a una mejor calidad de la fruta y técnicas de maduración, lo que presenta implicaciones significativas para las prácticas agrícolas y la producción de alimentos.

Las fresas son apreciadas por su deliciosa apariencia, sabor y contenido nutricional, lo que las convierte en un modelo ideal para estudiar el desarrollo y la maduración de la fruta. La investigación actual ha examinado exhaustivamente el papel de las hormonas vegetales como las auxinas y el ácido giberélico en el desarrollo temprano, mientras que el ácido abscísico desempeña un papel fundamental durante las etapas de maduración. Sin embargo, el papel del etileno, una hormona clave en la maduración, sigue siendo ambiguo en el caso de las fresas.

Tradicionalmente, la fresa se considera un fruto no climatérico y depende menos del etileno durante el desarrollo del fruto. Esta clasificación pasa por alto la variada producción de etileno en la heterogeneidad tisular de una fruta cosechada. Dada la compleja estructura de las fresas cosechadas, que incluye el cáliz, el receptáculo y los aquenios, es necesaria más investigación para dilucidar la función específica del etileno en el proceso de maduración de estos tejidos heterogéneos.

El estudio, publicado en Fruit Research el 2 de abril de 2024, determina la producción de etileno en diferentes etapas y tejidos heterogéneos, con el fin de explorar el efecto del etileno en el desarrollo del fruto de la fresa.

Los investigadores descubrieron que la producción de etileno aumentó durante las etapas de verde intenso (BG), cambio a rojo (T) y medio rojo (HR) cuando se retiraba el cáliz, lo que indica una posible producción de etileno inducida por la herida. Esta producción está relacionada con la regulación positiva de los genes de la ACC sintasa (ACS) en el receptáculo, lo que destaca cómo el daño físico podría incrementar la producción de etileno. Además, en cinco etapas en las que el cáliz estaba intacto, este por sí mismo produjo significativamente más etileno que el fruto, especialmente en la etapa de color verde ligero (SG), lo que sugiere que el cáliz contribuye con una cantidad sustancial de etileno durante el crecimiento y la maduración del fruto.

Para investigar los niveles de producción de etileno en el receptáculo y los aquenios, los investigadores llevaron a cabo un experimento en el que la remoción de los aquenios condujo a un aumento significativo en la producción de etileno, casi cuatro veces más que el receptáculo solo. Además, el abastecimiento del precursor biosintético de etileno ACC a los aquenios y receptáculos mejoró significativamente los niveles de etileno, especialmente en los receptáculos, lo que sugiere que estos tejidos podrían tener una alta actividad ACO inicial.

Este resultado inesperado indica una interacción compleja entre el transporte de ACC y la producción de etileno dentro del fruto, esto apunta a la posibilidad de una actividad localizada de ACO en la unión receptáculo-aquenio, potencialmente facilitada por el transporte vascular.

El investigador principal del estudio, Dongdong Li, dice: «Es probable que este complicado proceso ejerza un efecto dominó en el crecimiento subsecuente y la maduración del receptáculo».

En general, este artículo señala que el complejo mecanismo subraya el papel sutil del etileno en el desarrollo del fruto de la fresa, lo que requiere más investigaciones para dilucidar su impacto total, particularmente cómo el etileno y otras señales hormonales interactúan dentro de los tejidos heterogéneos del futo de fresa.

Referencias: Chinese Academy of Sciences. (13 de Mayo de 2024). PHYS ORG. Obtenido de Rethinking ripening: Ethylene’s expanded role in strawberry fruit development and maturation: https://phys.org/news/2024-05-rethinking-ripening-ethylene-role-strawberry.html

Boyce Thompson Institute, 2024

La compleja danza de la naturaleza con frecuencia se desarrolla de formas misteriosas, ocultas a simple vista. En el corazón de esta enigmática danza se encuentra una asociación vital: la simbiosis entre plantas y un tipo de hongos conocido como hongos micorrízicos arbusculares (MA).

Una nueva investigación, publicada en la revista Science, profundiza en esta asociación, revelando conocimientos clave que aumentan nuestra comprensión de las interacciones entre plantas y hongos micorrícicos arbusculares, y podrían conducir a avances en la agricultura sostenible.

Los hongos MA viven dentro de las células de las raíces, formando una asociación única con sus plantas hospederas. Esta relación es más que una simple convivencia; implica un intercambio complejo y crítico de nutrientes esenciales para la supervivencia del hongo y altamente benéficos para la planta.

Investigadores del Instituto Boyce Thompson (BTI) han descubierto las funciones de dos proteínas, CKL1 y CKL2, que están activas sólo en las células de la raíz que contienen hongos MA. Estas dos proteínas pertenecen a una familia más grande de proteínas, conocidas como CKL, cuyas funciones en la planta aún no se comprenden completamente.

«Los parientes más cercanos de la familia CKL son proteínas, llamadas CDKs, que controlan el ciclo de la célula vegetal y están ubicadas en el núcleo de la célula. Sorprendentemente, las proteínas CKL1 y CKL2 han desarrollado una función diferente a la de las CDKs, no controlan el ciclo celular. Ellas están unidas a las membranas de la célula de la raíz, incluida una membrana que rodea al hongo», dijo el Dr. Sergey Ivanov, investigador postdoctoral en BTI y autor principal del estudio.

Los científicos descubrieron que estas proteínas CKL son fundamentales para la supervivencia de los hongos dentro de las raíces de las plantas. Desempeñan un papel fundamental en el control del flujo de lípidos (grasas) de la planta a los hongos, un proceso esencial para la nutrición de estos. Sin estas proteínas, los genes clave que manejan esta transferencia de lípidos no son activados, lo que mata de hambre a los hongos.

La investigación también descubrió una compleja red de interacciones que involucran a varias proteínas receptoras de quinasas. Una de estas quinasas es conocida por su papel de permitir que el hongo MA penetre en la capa externa de la raíz. Los investigadores descubrieron que esta misma quinasa adopta una nueva función más al interior de la raíz, donde se asocia con proteínas CKL, potencialmente para iniciar el flujo de lípidos al hongo.

Sorprendentemente, si bien las proteínas CKL son vitales para controlar el flujo de lípidos, no manejan toda la vía simbiótica de los lípidos. En cambio, controlan los genes responsables del inicio y el final de esta vía. Mientras tanto, una proteína clave que opera en la parte media de esta vía, RAM2, es activada por un regulador diferente, RAM1. Para que se produzca una producción de lípidos a gran escala, tanto la vía CKL como la RAM1 deben estar activas.

«Los lípidos son energéticamente costosos para la planta, por lo que los mecanismos reguladores duales pueden garantizar que el suministro de lípidos esté estrictamente controlado, tal vez una salvaguardia contra la explotación por hongos patógenos «, dijo la Dra. María Harrison, profesora de BTI y autora senior del estudio.

Harrison continuó: «En un contexto agrícola, aprovechar esta simbiosis natural podría conducir a cultivos que sean más eficientes en la absorción de nutrientes y más resistentes a los factores ambientales estresantes».

Este estudio no solo profundiza nuestra comprensión de la dinámica molecular detrás de la simbiosis entre plantas y hongos MA, sino que también resalta las conexiones complejas y frecuentemente invisibles que sustentan la vida en nuestro planeta. Es un recordatorio de la increíble complejidad e interdependencia que se encuentran en la naturaleza, gran parte de ella escondida justo debajo de nuestros pies.

Referencias: Boyce Thompson Institute. (25 de Enero de 2024). The underground network: Decoding the dynamics of plant-fungal symbiosis. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2024-01-underground-network-decoding-dynamics-fungal.htm.

Katherine Egan Bennett University of Texas at Arlington, 2024

Un virus que se propaga rápidamente amenaza la sanidad de las plantaciones de cacao y de las semillas secas con las que se elabora el chocolate, poniendo en peligro el suministro global de la delicia más popular del mundo.

Alrededor del 50% del chocolate del mundo proviene de árboles de cacao en los países de África Occidental: Costa de Marfil y Ghana. El dañino virus está atacando a los árboles de cacao en Ghana, provocando pérdidas de cosechas de entre el 15 y el 50%. Transmitida por pequeños insectos llamados cochinillas harinosas, que se alimentan de las hojas, brotes y flores de los árboles, la enfermedad del virus del brote hinchado del cacao (CSSVD) se encuentra entre las amenazas más nocivas para este cultivo.

«Este virus es un riesgo real para el suministro mundial de chocolate», dijo Benito Chen-Charpentier, profesor de matemáticas en la Universidad de Texas en Arlington y un autor de «Cacao Sustainability: The case of cacao swollen-shoot virus coinfection», que aparece en la revista PLOS ONE. «Los pesticidas no funcionan bien contra las cochinillas harinosas, lo que obliga a los agricultores a tratar de prevenir la propagación de la enfermedad cortando árboles infectados y cultivando árboles resistentes. Pero a pesar de estos esfuerzos, Ghana ha perdido más de 254 millones de árboles de cacao en los últimos años».

Los agricultores pueden combatir las cochinillas aplicando vacunas a los árboles para inocularlos contra el virus. Pero las vacunas son caras, especialmente para los agricultores con salarios bajos, y los árboles vacunados producen una cosecha menor de cacao, lo que agrava la devastación del virus.

Chen-Charpentier y sus colegas de la Universidad de Kansas, Prairie View A&M, la Universidad del Sur de Florida y el Instituto de Investigación del Cacao de Ghana han desarrollado una nueva estrategia: utilizar datos matemáticos para determinar a qué distancia los agricultores pueden plantar árboles vacunados para evitar que las cochinillas se desplacen de un árbol a otro y propaguen el virus.

«Las cochinillas tienen varias formas de moverse, incluido pasar de un dosel a otro, ser transportadas por hormigas o arrastradas por el viento», dijo Chen-Charpentier. «Lo que tuvimos que hacer fue crear un modelo para que los productores de cacao pudieran saber a qué distancia podían plantar árboles vacunados de árboles no vacunados de manera segura, a fin de prevenir la propagación del virus y al mismo tiempo mantener manejables los costos para estos pequeños agricultores».

Al experimentar con técnicas de patrones matemáticos, el equipo creó dos tipos diferentes de modelos que permiten a los agricultores crear una capa protectora de árboles de cacao vacunados alrededor de árboles no vacunados.

«Aunque todavía son experimentales, estos modelos son interesantes porque ayudarían a los agricultores a proteger sus cultivos y, al mismo tiempo, les ayudarían a lograr una mejor cosecha», dijo Chen-Charpentier. “Esto es bueno para los resultados finales de los agricultores, así como para nuestra adicción mundial al chocolate”

Referencia: University of Texas at Arlington. (23 de Abril de 2024). PHYS ORG. Obtenido de World’s chocolate supply threatened by devastating virus: https://phys.org/news/2024-04-world-chocolate-threatened-devastating-virus.html.

(TranSpread, 2024)

A nivel mundial, las fresas se ven gravemente afectadas por Macrophomina phaseolina, un hongo patógeno transmitido por el suelo que reduce drásticamente los rendimientos. Tras la eliminación gradual de los fumigantes convencionales del suelo como el bromuro de metilo, existe una necesidad urgente de mejorar la resistencia genética a este patógeno.

El mecanismo de resistencia es complejo a nivel genético y presenta obstáculos considerables a los métodos de mejoramiento tradicionales. En consecuencia, existe una necesidad apremiante de realizar investigación en profundidad para diseñar estrategias genéticas sofisticadas a fin de contrarrestar eficazmente esta amenaza.

El estudio, realizado por el Departamento de Ciencias Vegetales de UC Davis y publicado en la revista Horticulture Research el 3 de enero de 2024, ilustra cómo la selección fenotípica bajo condiciones de estrés puede reforzar rápidamente la resistencia a las enfermedades en las fresas.

Los investigadores aprovecharon estudios de asociación de todo el genoma (GWAS por sus siglas en inglés) y herramientas genómicas de última generación, para desentrañar el mecanismo de resistencia identificando varios loci de resistencia en los genes que son fundamentales.

Esta investigación ofrece un análisis exhaustivo de la resistencia genética a Macrophomina en fresas, revelándola como un rasgo poligénico complejo influenciado por numerosos loci. Utilizando tecnologías genómicas avanzadas, incluido GWAS, los investigadores identificaron estos loci de resistencia esenciales. Esto facilitó la acumulación efectiva de alelos favorables, aumentando significativamente los niveles de resistencia en la población bajo mejoramiento, del 1% al 74% en dos ciclos de selección. Al implementar técnicas de selección genómica y simular condiciones de estrés ambiental durante el proceso de mejoramiento, los investigadores lograron rápidas mejoras genéticas.

La aplicación de genotipificado de alto rendimiento y el apilamiento estratégico de alelos mejoraron la identificación y utilización de elementos genéticos clave, refinando la estrategia de mejoramiento para el rápido desarrollo de variedades de fresa resistentes.

El Dr. Steven J. Knapp, autor principal del estudio, afirmó: «Esta investigación no sólo impulsa nuestra comprensión de la resistencia genética, sino que también establece un modelo para enfoques de mejoramiento predictivo que podrían emplearse para otros cultivos que enfrentan problemas similares». Las implicaciones de este estudio van más allá de las fresas, proporcionando un modelo para abordar enfermedades en otros cultivos mediante la selección genómica. Este método podría transformar la forma en que los mejoradores manejan la resistencia a las enfermedades, disminuyendo la dependencia de tratamientos químicos e impulsando la sostenibilidad de los cultivos.

Además, el cultivo de variedades de fresa resistentes a enfermedades podría mejorar considerablemente tanto el rendimiento como la calidad, ofreciendo beneficios sustanciales tanto a los productores como a los consumidores.

Referencias: TranSpread. (20 de Mayo de 2024). PHYS ORG. Obtenido de Strawberry fields fortified: New genetic insights combat devastating soilborne disease: https://phys.org/news/2024-05-strawberry-fields-fortified-genetic-insights.html

Parte 4

Rotaciones de Cultivos

Junto con los cultivos de cobertura, los cultivos comerciales fijadores de nitrógeno (principalmente leguminosas como chícharo o frijol), pueden proporcionar una fuente adicional de Nitrógeno para el suelo. Aunque la mayoría de las investigaciones que examinan los beneficios de las rotaciones de cultivos se centran en la fertilidad del suelo, éstas también confirman que el aumento de la diversidad de cultivos a través de rotaciones de múltiples especies produce un aumento correspondiente en la riqueza de especies del suelo.

Por ejemplo, un estudio de 12 años en Michigan, dirigido por L. K. Tiemann, comparó siete rotaciones de cultivos diferentes, que iban desde un monocultivo de maíz hasta una rotación muy diversa de múltiples leguminosas. Los investigadores observaron indicadores de actividad biológica significativamente más altos en suelos con las rotaciones de cultivos más diversas, incluyendo mayores tasas de descomposición y la presencia de exudados microbianos, tales como compuestos similares a pegamentos que forman agregados en el suelo. La rotación de cultivos anuales con cultivos forrajeros perennes, que puede contener múltiples especies o una sola especie, beneficia la sanidad del suelo al mantener el terreno cubierto durante muchos años, eliminar la labranza y mantener una planta viva la mayor parte del año durante esa parte de la rotación.

Aportaciones Orgánicas al Suelo

Cuando se trata de la sanidad del suelo, el manejo de nutrientes destaca el papel de los insumos naturales sobre los insumos químicos. Los insumos naturales comunes incluyen composta, estiércol, coberturas vegetales, harina de huesos y sangre, algas marinas y no marinas y abonos verdes, especialmente con cultivos de leguminosas. La rotación del ganado en campos en barbecho, proporciona una estrategia adicional para la fertilización a base de estiércol.

El manejo adaptativo de nutrientes es importante durante la transición hacia un sistema de manejo de la sanidad del suelo y depende de los sistemas de cultivo y la disponibilidad de los insumos naturales. Estos insumos naturales varían en su composición química. Además, tienen que descomponerse antes de que los nutrientes que contienen estén disponibles para los cultivos, un proceso que ocurre durante un período prolongado. La liberación de nutrientes a partir de insumos naturales también puede fluctuar de acuerdo con la temperatura, la humedad del suelo y la riqueza de especies que lo habitan. A pesar de la variabilidad y la lenta liberación de las fuentes naturales de fertilidad del suelo, los insumos naturales eliminan algunos de los desechos, costos y contaminación resultantes del uso de los fertilizantes químicos. Es necesario tener cuidado en los sistemas de producción de hortalizas para seguir las reglas de seguridad alimentaria con respecto al uso de estiércol animal.

Estos beneficios están bien ilustrados en un artículo de J. P. Reganold que compara los rendimientos del trigo en granjas del este de Washington durante un período de 80 años que comenzó en 1908. En los primeros años registrados, toda la tierra se cultivaba esencialmente de forma orgánica, ya que no había insumos químicos disponibles. Sin embargo, a partir de 1948, algunas tierras de cultivo fueron tratadas periódicamente con fertilizantes químicos, mientras que otras continuaron cultivándose sin ningún insumo sintético. Los investigadores descubrieron que los rendimientos netos fueron básicamente los mismos en ambos tipos de campos a lo largo de su historia. La finca que no usaba fertilizantes químicos en general tenía menos ingresos porque la tierra se barbechaba cada tres años con un cultivo de abono verde de alfalfa. Sin embargo, esa finca también redujo sus gastos sin el costo de fertilizantes sintéticos. El mismo estudio reveló que los campos en rotación de trigo – alfalfa tuvieron un promedio de 5.9 pulgadas (15 cm) más de capa superficial de suelo que los campos donde se usaron fertilizantes sintéticos.

Por supuesto, las fuentes naturales de fertilidad del suelo dependen de complejas redes alimentarias del mismo paras su descomposición. De hecho, las investigaciones demuestran que normalmente se encuentran mayores cantidades y tipos de organismos del suelo en fincas manejadas con insumos naturales. En un estudio, dirigido por E. Gagnarli, que compara viñedos orgánicos versus viñedos convencionales en Italia, los investigadores observaron que los suelos orgánicos que estudiaron se parecían a suelos forestales no perturbados en cuanto a su riqueza de vida en el suelo.

Sistema de cultivo “Ley” (“Ley* farming”)

Este tipo de agricultura, en la que los campos de cultivos anuales no son labrados, sino que se siembran con una cubierta perenne de pasto o una leguminosa durante meses o años, históricamente fue un método común para reconstruir la sanidad del suelo. Algunos agricultores utilizaron campos manejados con “Ley farming” para la producción de heno o el pastoreo de ganado. Con el desarrollo de fertilizantes químicos de bajo costo a principios del siglo XX, el método “ley farming” se abandonó en gran medida en favor del cultivo continuo. A pesar de su declive, este método sigue utilizándose ocasionalmente en rotación con la producción de cultivos.

En Australia, los investigadores han rastreado el uso de “ley farming” en más de 50 millones de acres, donde el trigo ha sido rotado con pastura a base de leguminosas para ovejas durante varias décadas. En los resultados de investigaciones publicadas, este sistema demostró un aumento natural en el contenido de Nitrógeno del suelo y agregados hidroestables, así como incrementos del 50% en el rendimiento del trigo (en comparación con el cultivo continuo de trigo).

De manera similar, estudios de caso en Argentina han demostrado la eliminación exitosa de fertilizantes químicos en los campos de cereales donde se practica “ley farming” rotacional. A pesar de que este método rotativo se ha utilizado durante siglos, la investigación contemporánea sobre esta práctica sigue siendo limitada, especialmente la investigación relacionada con el “ley farming” y la biodiversidad del suelo. No obstante, un estudio sobre “ley farming” rotacional, dirigido por K. Y. Chan, encontró que el mayor número de lombrices de tierra se producía durante el segundo año del uso de “ley farming” de gramíneas-leguminosas, mientras que las poblaciones de lombrices se reducían a sus niveles más bajos durante la producción activa del cultivo comercial.

*El término «ley» se deriva del inglés antiguo «lea», que significa vegetación herbácea en barbecho en antiguos campos de cultivo. Se refiere a un sistema de uso de la tierra donde se alternan cultivos herbáceos con vegetación utilizada para la producción ganadera.

Referencia: Hopwood Jennifer, Frischie Stephanie, May Emily and Lee-Mäder Eric. Farming with Soil Life. Farming with Soil life. A Handbook for Supporting Soil Invertebrates and Soil Health on Farms. The Xerces Society for Invertebrate Conservation. 2021