Biotecnología para lograr plantas más grandes respetando el medio ambiente gracias a los microbios

Entrevista en COPE Navarra con: Edurne Baroja. Fue profesora asociada de la UPNA en el Departamento de Producción Agraria durante 18 años y, actualmente, aunque es Científico Titular del CSIC en el Instituto de Agrobiotecnología en Mutilva, sigue manteniendo relación científica y formativa con la UPNA: ha participado en cursos de Doctorado en Biotecnología en la UPNA, en la formación de estudiantes de máster y doctorado y ha tomado parte en cursos del nuevo grado en Biotecnología de la UPNA.

2.- Tema principal:

La biotecnología como herramienta hacia una agricultura más sostenible: bioestimulantes microbianos

La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos. NO es solo plantas transgénicas.

En nuestro caso concreto, la biotecnología es una nueva “Revolución Industrial”, no basada en hierro y acero, sino en microbios que, en manos de científicos, se convierten en minúsculas fábricas para producir fármacos, compuestos químicos industriales, combustibles o alimentos.

Y esto no es nada nuevo. La producción de pan, de yogures o de cerveza es biotecnología.

En nuestro grupo de investigación, trabajamos en la obtención y caracterización de bioestimulantes basados en los metabolitos que producen los hongos fitopatógenos. Se sabe que estos microorganismos liberan compuestos que hacen que la planta crezca para luego tener más superficie a la que atacar. Estos compuestos son de naturaleza muy diversa:

Nos aprovechamos de la “sabiduría” de los microorganismos para obtener un beneficio para el hombre: asegurarnos el alimento incluso en las condiciones climatológicas adversas a las que nos enfrentamos progresivamente, derivadas del cambio climático: periodos de sequía y lluvias torrenciales, calentamiento global, pérdida de fertilidad de los suelos,…

Y os preguntaréis ¿a quién y cómo se nos ocurrió la idea? Realmente fue un caso de serendipia, como gran parte de los descubrimientos. Nuestra investigación básica se realiza principalmente en condiciones “in vitro”, es decir, cultivando plantas en un medio con los nutrientes que necesita la planta, equivalente a la gelatina, y en condiciones estériles. Lo normal es que, si aparece alguna contaminación, el material se descarte. Sin embargo, un estudiante de doctorado vio una pequeña contaminación, alejada de la planta y decidió no descartarla y caracterizar la planta. Los resultados fueron sorprendentes: más grande y con mucho mayor contenido en almidón. Para explicar qué podía haber pasado, decidimos co-cultivar plantas con esa contaminación Y corroboramos que los volátiles emitidos por este hongo eran los responsables de la respuesta observa. Este fue el inicio de nuestro trabajo con bioestimulantes de origen microbiano.

3.- ¿De qué forma participa la UPNA de esa idea?

Es una línea de investigación que va madurando con el tiempo en función a la ejecución de diversos proyectos de investigación, todos ellos, encaminados a conocer cómo responde la planta a la aplicación de bioestimulantes y como estos permiten a la planta “sobrevivir” a la adversidad: sequía, déficit nutricional...

Todos sabemos que:

-el agua es un bien muy preciado, cada vez menos disponible y de peor calidad, y

-que las plantas, al igual que los hombres, necesitan nutrirse para poder producir nuestro alimento

El uso abusivo de fertilizantes químicos que se ha tenido lugar desde la revolución verde es uno de los responsables de la pérdida de potabilidad del agua, de la degradación de los suelos y del calentamiento global (gases de efecto invernadero)

Por ello, es imprescindible que los científicos desarrollemos nuevas tecnologías para que el sector agrario pueda producir el alimento necesario para abastecer a la población mundial, con el menor consumo de agua y de fertilizantes químicos, es decir, de modo sostenible y eco-friendly. Y en ello estamos trabajando.

Nuestro trabajo se centra en tratar plantas de interés agronómico (pimiento y tomate) con los metabolitos producidos por hongos no beneficiosos y estudiar los cambios que estos tratamientos producen no solo a nivel agronómico (incremento del rendimiento), sino también a nivel genético, molecular y fisiológico.

Nuestro trabajo comenzó caracterizando el efecto de los volátiles en condiciones controladas.

Para poder trasladar este conocimiento al campo, decidimos cultivar el hongo en medio líquido y regar las plantas con este medio, ya que se sabe que los hongos al crecer liberan al medio de cultivo una gran cantidad de metabolitos, entre ellos, compuestos volátiles. Tras ello, lo primero fue testar el efecto del bioestimulante, aplicado en el suelo, sobre el rendimiento del cultivo. Una vez confirmado su efecto positivo sobre el rendimiento, procedimos a hacer un estudio exhaustivo de los cambios que experimentan las plantas y que podrían explicar la respuesta observada. Determinamos cambios en el transcriptoma (como se expresan sus genes), en el proteoma (como esos genes se traducen en proteínas) y en el metaboloma de las plantas (cómo esas proteínas conllevan cambios en el metabolismo). Para ello, utilizamos técnicas muy variadas tanto de adquisición masiva de datos (-ómicas) como cromatográficas e incluso la ahora bien conocida PCR. Aquí se puede hacer referencia a las plantas transgénicas, ya que para confirmar los cambios en el transcriptoma de la planta producimos plantas transgénicas.

Todo ello lo correlacionamos con los cambios fenológicos de la planta (capacidad fotosintética, formación de flores y frutos,..) para de ese modo poder conocer el “modo de acción” de estos compuestos. Este conocimiento es muy importante para poder llevar al mercado estos productos. La legislación de bioestimulantes exige que se describa el “modo de acción” del bioestimulante, es decir cómo el bioestimulante mejora el rendimiento, ya que son muchos los mecanismos por los que el bioestimulante puede alterar el rendimiento del cultivo: por un aumento del desarrollo radicular, una mejora en la captación de agua, una mayor tasa fotosintética, cambios hormonales en la planta,…. Estos estudios están bastante avanzados, pero aún queda mucho por explorar.

Un punto importante en la carrera Investigadora, tanto en biotecnología como en cualquier otra disciplina, es la estrecha colaboración que se tiene con otras instituciones, tanto nacionales como extranjeras. En nuestro caso concreto colaboramos con la UPNA y la UN, con centros del CSIC en Sevilla, Granada y Málaga, Con instituciones extranjeras de Japón, Alemania, la República Checa, Argentina, Florida y China. Ello permite nos viajar y conocer cómo se trabaja y se vive en otros lugares, aspecto muy enriquecedor tanto a nivel científico como a nivel personal.

4.- ¿Qué aporta esa idea a la sociedad navarra?

Mejorar la calidad de vida:

- mejorar la calidad del agua,

- mejorar la calidad de los alimentos que consumimos (nutricional y reduce los tóxicos)

- generar riqueza: mejorar la rentabilidad del agricultor,

empresas de bioestimulantes

5.- ¿Ha habido algún hito especialmente relevante en los últimos tiempos?

Para mí, fue importante descubrir que no es posible clasificar a los microorganismos en buenos y malos, ya que los microorganismos considerados patógenos no siempre los son. En determinadas condiciones, son capaces de producir metabolitos que favorecen el crecimiento, el desarrollo de las plantas, mejoran el rendimiento de los cultivos y mantienen la biodiversidad y fertilidad de los suelos.

6.- ¿Alguna cosa más que destacar sobre el tema que no deberíamos olvidar comentar en la entrevista?

La importancia de la investigación para avanzar en el conocimiento y así estar preparados para poder enfrentarnos a las adversidades que nos depare el futuro.

Animar a los empresarios a apostar por la biotecnología agrícola, cuyos resultados económicos son a más largo plazo: los cultivos tienen su época, su duración (meses) y se ven muy determinados por la climatología, que cada vez varía más y hacia condiciones que penalizan el rendimiento de los cultivos