Las especies individuales de plantas prosperan dentro de rangos de temperatura establecidos y, a medida que el mundo sigue calentándose, las semillas de muchas plantas pueden tener más dificultades para hacerle frente a los cambios. Estos incluyen cultivos básicos de los que depende el suministro de alimentos del planeta.
Agregue a eso el aumento de las sequías por el cambio climático en áreas ya semiáridas y es posible que tengamos una crisis en nuestras manos con semillas que se marchiten y mueran incluso antes de que las plantas puedan brotar.
Un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachussets en los Estados Unidos cree que tienen la respuesta sobre cómo proteger las semillas vulnerables de la escasez de agua a medida que germinan. La respuesta está en cubrir las semillas con capas protectoras mediante la bioingeniería.
"En las regiones semiáridas, el estrés hídrico durante la germinación de las semillas y el crecimiento temprano de las plántulas es la principal causa de pérdida de cultivos", explican los investigadores.
Sin embargo, las semillas de plantas como la chía y la albahaca producen un hidrogel a base de mucílagos que las ayuda a retener el agua al mismo tiempo que regula la ingesta de nutrientes y facilita las interacciones con los microorganismos beneficiosos.
Siguiendo el ejemplo de estas semillas, los científicos han desarrollado un recubrimiento a base de biopolímero de dos capas con el objetivo de aumentar la tolerancia al estrés hídrico de las semillas en los suelos arenosos de áreas semiáridas como Marruecos.
Una capa externa similar a un gel retiene la humedad disponible mientras envuelve la semilla en el interior, mientras que una capa interna contiene microorganismos llamados rizobacterias junto con algunos nutrientes. "Cuando se exponen al suelo y al agua, los microbios fijarán nitrógeno en el suelo, proporcionando a la plántula en crecimiento un fertilizante nutritivo para ayudarla", explican los científicos.
Doble recubrimiento de las semillas
El doble recubrimiento destinado a ayudar a las semillas a resistir la escasez de agua ha sido el fruto de años de investigación de Benedetto Marelli, profesor de ingeniería civil y ambiental en el MIT, y sus colegas que desarrollaron anteriormente un recubrimiento que ayuda a las semillas en germinación a resistir la alta salinidad en el suelo. .
Para probar su invención en entornos de la vida real, Marelli y sus colegas cultivaron frijoles comunes ( Phaseolus vulgaris ) en condiciones de privación de agua en una granja experimental en Ben Guerir, Marruecos. Su recubrimiento en las semillas de frijol dirigió a las rizobacterias a formar nódulos de raíces, lo que aumentó la capacidad de las plantas para soportar condiciones similares a la sequía a medida que continuaban creciendo, dicen.
“Debido a que existe una clara evidencia de que el cambio climático va a impactar en la cuenca del área mediterránea, necesitamos desarrollar nuevas tecnologías que puedan ayudar a mitigar estos cambios en los patrones climáticos que van a hacer que menos agua esté disponible para la agricultura”, el dice el científico.
“Nuestra idea era proporcionar múltiples funciones al recubrimiento de la semilla, no solo dirigidas a esta chaqueta de agua, sino también a las rizobacterias. Este es el verdadero valor agregado de nuestro recubrimiento de semillas, porque son microorganismos autorreplicantes que pueden fijar nitrógeno para las plantas, por lo que pueden disminuir la cantidad de fertilizantes nitrogenados que se proporcionan y enriquecer el suelo”, agrega Marelli.
Los recubrimientos son bastante simples, lo que significa que las semillas recubiertas podrían desplegarse incluso en lugares remotos del mundo en desarrollo.
“El sistema es tan simple que se puede aplicar a cualquier semilla”, dice Marelli. "Y podemos diseñar el recubrimiento de semillas para responder a diferentes patrones climáticos [e] incluso podría ser posible adaptar los recubrimientos a la precipitación prevista de una temporada de cultivo en particular".
Por Daniel T. Cross. Artículo en inglés