Dr. Rodrigo Gutiérrez: Nutrición de Nitrógeno y Cambio Climático:  El proceso clave para mejorar la sustentabilidad agrícola en Chile

Dr. Rodrigo Gutiérrez: Nutrición de Nitrógeno y Cambio Climático: El proceso clave para mejorar la sustentabilidad agrícola en Chile

La investigación científica enfocada en el mundo agrícola es una práctica altamente favorable para nuestro país. Este sector productivo, cuya principal actividad se concentra en las regiones del centro y del sur del Chile, agrupa cerca del 20% del producto interno bruto integrado, según cifras del Banco Central.

Esta interacción, ciencia-mundo agrícola, no solo permite generar nuevas estrategias y tecnologías que potencien la producción de, por ejemplo, cereales, sino también, crea un impacto favorable en los ecosistemas ambientales, frenando paulatinamente procesos dañinos como la contaminación y el efecto invernadero.

En ese sentido, el Dr. Rodrigo Gutiérrez, profesor titular del Departamento de Genética Molecular y Microbiología de la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), busca comprender “cómo la señalización por nitrógeno, un nutriente fundamental para las plantas interactúa con señales hormonales para controlar el crecimiento y desarrollo vegetal. Este conocimiento es esencial para mejorar la eficiencia de utilización de nitrógeno en las plantas, el contenido de aminoácidos en las semillas y otras características importantes en términos agrícolas, de nutrición y salud humana” (Fuente: Portal noticias web – PUC). 

Plantas y Nitrógeno: En búsqueda de nuevos conocimientos

Las plantas son organismos autótrofos que hacen fotosíntesis y capturan el Carbono que necesitan del aire, en ese sentido, además perciben elementos y compuestos vitales para su funcionamiento, entre los cuales podemos encontrar: oxígeno, agua y, finalmente, nitrógeno. Una de las líneas de investigación centrales del grupo del Dr. Rodrigo Gutiérrez se enfoca en los metabolitos o nutrientes de nitrógeno, quien expresa: “El problema futuro que tienen las plantas para su crecimiento y desarrollo está mediado fuertemente por el nitrógeno, y, en ese sentido, comprender cómo éstas censan distintas formas químicas de este elemento y cómo a su vez, lo asimilan, reciclan y manejan en interacción con otras variables del ambiente como el agua, es fundamental para un correcto ciclo vital. Si logramos entender bien este proceso, uno sería capaz de, por ejemplo, optimizar la fertilización y generar impacto en la productividad agrícola.”.

La fertilización tiene un enorme impacto económico y ambiental. Los agroquímicos en la industria agrupan cerca del 50% de los costos de producción y, buena parte de ese porcentaje corresponde a fertilizantes, dentro de los cuales se encuentra el Nitrógeno. Sin embargo, su captación es poco eficiente, lo que tiene varios efectos adversos, como la contaminación de aguas y la generación de gases invernadero de los más perjudiciales. De hecho, Según la Unión Europea, “el óxido nitroso es el único óxido de nitrógeno (NOx) que actúa como gas de efecto invernadero. Comparándolo con el CO2, el óxido nitroso en un siglo puede tener un efecto de calentamiento global aproximadamente 300 veces superior al del dióxido de carbono.”, (Fuente: https://www.elagoradiario.com/agorapedia/gases-de-efecto-invernadero-gei/).

Bajo esta perspectiva, el trabajo que encabeza el Dr. Gutiérrez junto a su equipo tiene que ver con buscar conocimientos que permitan la generación de cultivos sustentables desde el punto de vista económico y ambiental. “Una vez que riegas la planta el problema es el fertilizante, por lo cual, si tu no repones el medio en donde ésta se desarrolla, la productividad caerá drásticamente. El nitrógeno es una limitante también desde el punto de vista ecológico. La disponibilidad de nitrógeno en sistemas naturales impacta también el crecimiento y desarrollo de especies silvestres”, asevera.

Bajo este escenario, los investigadores, mediante la búsqueda de nuevos conocimientos, persiguen novedosas estrategias para mejorar la eficiencia de uso de nitrógeno en cultivos; y, en esa misma búsqueda se generan herramientas de aplicación directa que se patentan y se transfieren al mundo productivo. “Demostramos que la optimización de la fijación de nitrógeno funciona en arroz, mejorando la eficiencia en esta planta que es una de las que peor eficiencia tiene. Esto generaría un potencial impacto en la industria. Es importante dejar en claro que, si bien no somos una empresa de desarrollo tecnológico, el conocimiento que generamos se puede usar para producir soluciones en el mundo más productivo.”, enfatiza.

Nuevos alimentos para hacer frente al cambio climático: Papa del desierto

El equipo de investigación del Dr. Gutiérrez en colaboración con el grupo del Dr. Claudio Latorre, también académico de la Facultad de Ciencias Biológicas de la PUC, llevan más de una década trabajando en el desierto de Atacama, estudiando los diferentes mecanismos de adaptación de especies vegetales a las condiciones del desierto, entre las que destacan: falta de agua, alta radiación UV, oscilaciones térmicas y suelos muy pobres. El resultado de esos estudios se encuentra pronto a ser publicado en la prestigiosa revista PNAS.

“Hemos hecho una caracterización de la diversidad de Atacama y de los mecanismos adaptativos que tienen las especies para sobrevivir; bajo este prisma, cabe destacar que, hay algunas especies que son muy interesantes, una de ellas, es Hoffmannseggia doelli, la cual pertenece a la familia Fabaceae del orden Fagales. Dentro de esta gran familia encontramos a la papa del desierto o kulchao en kunza, una planta que crece en condiciones extremas en el desierto de Atacama, con muy poca agua, sin nitrógeno y bajo fuerte radiación solar”.

“Las Fabaceaes son una familia de plantas interesantes, porque tienen la capacidad de asociarse con rizobacterias que fijan nitrógeno y, por ende, no necesitan ser fertilizadas con este elemento, lo cual constituye una gran ventaja. Además de aquello, el kulchao vive en condiciones muy extremas, prácticamente al límite del desierto absoluto de Atacama, donde no hay macro vida. En ese sentido, una de las primeras plantas que aparece en correlato con la disponibilidad de agua, es Hoffmannseggia doelli, acota el investigador. 

Por otro lado, y siguiendo con características interesantes de esta planta, uno de los mecanismos que tienen para sobrevivir, es que genera un tubérculo que le permite persistir durante la época más seca del año. Este tubérculo es comestible y, además, posee singulares propiedades nutricionales, como una alta concentración de hierro, potasio y fibra. “Estamos trabajando en estos momentos para rescatar este alimento pre-colombino y cultivarlo. Creemos que es una gran opción para producir nuevos alimentos en un escenario de aumento de desertificación a nivel mundial”, cierra el investigador.