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Imagen:
Fertilización foliar en Prunus: Hojas de peral afectadas por carencia de
hierro |
La EEAD está investigando
para mejorar la toma de hierro por los cultivos de una forma más
sostenible.
Un equipo de
investigadores de la Estación Experimental de Aula Dei (EEAD-CSIC), ha
demostrado que las raíces de las plantas secretan sustancias como la
riboflavina (vitamina B2), que favorecen la absorción de hierro, un
elemento esencial.
La investigación se centra
en utilizar mecanismos naturales desarrollados por las plantas para
diseñar métodos de fertilización más sostenibles, en vez de aplicar los
productos artificiales (químicos de síntesis) que se usan habitualmente.
Identificar las sustancias en cuestión requiere una instrumentación
analítica avanzada, la de espectrometría de masas de alta resolución,
que también se utiliza en estudios de toxicidad de drogas, enfermedades
metabólicas, estudios de impacto ambiental y control de calidad de
alimentos.
El grupo de investigación
es pionero en la aplicación de esta tecnología en Nutrición Vegetal, y
ha formado profesionales especializados que hoy día aplican sus
conocimientos en los sectores de instrumentación (empresa), biomedicina
(Servicio del Centro de Investigaciones Biomédicas de Aragón- CIBA) e
investigación (Universidad de Carolina del Norte en EEUU).
El problema del hierro en los suelos calizos
Los suelos de Aragón son
calizos, como muchos de la Península Ibérica y otras zonas del mundo
(hasta un 30% de la superficie agrícola del mundo es caliza). El hierro
es un metal muy abundante en la corteza terrestre, pero en los suelos
calizos se presenta en formas químicas que no son asimilables para las
plantas. Es cierto que las necesidades de hierro de las plantas son
pequeñas en comparación con otros nutrientes, por lo que es considerado
como un micronutriente, pero el hierro tiene una enorme importancia, ya
que es parte de cientos de proteínas y enzimas indispensables para la
vida y tiene un papel en procesos biológicos fundamentales como son la
respiración, la fotosíntesis y la replicación del ADN. La carencia de
hierro (también llamada clorosis férrica) provoca hojas amarillas
(cloróticas) y pérdidas del rendimiento y calidad de las cosechas. Los
agricultores que cultivan especies frutales en toda la cuenca
mediterránea conocen bien esta situación, y cada año aplican
fertilizantes con formas asimilables de hierro, ya sea al suelo o
directamente a las hojas. Sin embargo, los productos más efectivos son
artificiales, caros y poco biodegradables, y su futuro está comprometido
por los riesgos medioambientales que podrían conllevar.
El Yin y el Yang de los metales
Cualquier metal puede ser
absorbido por las plantas si está presente en el suelo, ya sea un metal
esencial como el hierro (y también el manganeso y el cinc) o bien tóxico
como el cadmio (también el mercurio, plomo, etc.). Para solucionar este
problema, las plantas han desarrollado mecanismos, conocidos con el
nombre de homeostasis, para mantener concentraciones óptimas de aquellos
metales esenciales y minimizar la exposición a los tóxicos, a través del
uso de pequeñas moléculas orgánicas y proteínas que permiten regular
finamente tanto la toma de metales como su transporte y distribución.
Con estas armas, algunas plantas son capaces de sobrevivir en ambientes
que inducen estrés por metales, mediante la secreción radicular de
compuestos especializados en transformar las formas químicas en las que
los metales se encuentran en el suelo. Cuando el estrés se debe a la
escasez de formas asimilables de un metal esencial, las raíces producen
sustancias que transforman formas no asimilables en asimilables, y la
situación inversa se produce cuando el estrés está inducido por el
exceso de formas metálicas asimilables.
De la teoría a la práctica
Javier Abadía y Ana
Álvarez, los investigadores responsables del estudio, comentan que una
mejor comprensión de la homeostasis de metales en las plantas nos
ayudará a obtener una base científica para desarrollar aplicaciones
biotecnológicas hacia métodos sostenibles de fertilización de metales,
limpieza de áreas contaminadas con metales tóxicos y biofortificación de
alimentos para el consumo humano. Buscan inspiración en plantas bien
adaptadas a ambientes de estrés metálico para innovar de forma
sostenible, ya que uno de los retos de la agricultura moderna es
controlar la nutrición de metales.
El equipo investigador
apuesta por la transferencia a la sociedad de los conocimientos
obtenidos en todos los proyectos en los que se ha implicado, como
demuestran los 24 contratos tecnológicos que se han desarrollado en los
últimos años con empresas del sector agrícola, principalmente sobre el
uso de metales en nutrición vegetal: 8 con empresas españolas y 16 con
empresas en el extranjero (de Suiza, Alemania, Japón y Polonia). Además,
el equipo que dirigen en la EEAD-CSIC tiene impacto sobre la sociedad,
participando en la formación de profesionales altamente cualificados en
la aplicación de herramientas analíticas de vanguardia para la
identificación de metabolitos y proteínas.
La carencia de hierro es un problema en continuo crecimiento
La carencia de hierro en
los cultivos ha aumentado en las últimas décadas, debido a que el
incremento de la producción agrícola se ha basado en el uso combinado de
variedades de alto rendimiento con prácticas intensivas de riego y
fertilización con macronutrientes.
Esta situación aumenta las
necesidades de hierro asimilable, obligando a fertilizar con este metal
en áreas en las antes no era necesario. Por otra parte, el incesante
crecimiento de la población mundial, que llegará e 10.000 millones de
personas en el año 2050, plantea el desafío de proporcionar alimentos de
manera justa, saludable y sostenible, y exigirá la explotación de
tierras agrícolas marginales, que en muchos casos son pobres en formas
de hierro asimilables. A esto se le añadirá el cambio climático previsto
para las próximas décadas, que amenaza seriamente no sólo la producción
agrícola sino también su calidad nutricional. Así, recientes
investigaciones han encontrado que las plantas cultivadas bajo los
elevados niveles de dióxido de carbono que se esperan para mediados del
siglo XXI tienen menores niveles de hierro, por lo que este hecho
agravará la ya complicada situación actual, en la que casi el 25% de la
población mundial está afectada por la carencia de hierro (anemia
ferropénica).
Fuente: EEAD 09/05/2019
Laboratorio del Servicio de Metabolómica y Proteómica de la EEAD-CSIC
Artículo complete en:
http://www.eead.csic.es/spreading/showspreading?ID=909
www.cci-calidad.com |
