Proyecto financiado por el Ministerio de Ciencias y ANID estudiará microbioma presente en plantas habituadas a la aridez buscando respuestas adaptativas que permitan a la agricultura enfrentar mejor la prolongada sequía.
Chile atraviesa la peor sequía de su historia. Trece de años de precipitaciones muy por debajo de lo normal mantienen a 226 comunas en estado de emergencia por déficit hídrico y las proyecciones son que el fenómeno se mantendrá, como consecuencia del cambio climático que afecta al planeta.
En este contexto, investigadores de la Universidad de Antofagasta se han propuesto estudiar microrganismos presentes en plantas del Desierto de Atacama y la Antártica, buscando moléculas que sirvan para favorecer respuestas adaptativas al estrés hídrico en plantas que naturalmente no poseen esta característica.
La principal aplicación de este desarrollo estaría en el campo agroalimentario, que de esta manera podría sortear mejor el efecto de baja disponibilidad de agua para riego, explicó el Dr. Pedro Zamorano Molina, quien encabeza el estudio, junto a la Dra. Bernardita Valenzuela, del Instituto Antofagasta de la UA.
La iniciativa cuenta con financiamiento del Fondo de Investigación Estratégica en Sequía, del Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación, y de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), y se desarrollará en alianza con otros centros de investigación nacionales y extranjeros.
¿Cuál es el objetivo general del proyecto?
Estudiaremos la comunidad de microrganismos (microbioma) presente en la rizósfera de plantas (zona entre las raíces y el suelo más cercano) que habitan ambientes secos del Desierto de Atacama y la Antártica. Basándose en estudios de microbiología, genómica avanzada y el diseño racional de biología sintética, se establecerán consorcios de microorganismos que entreguen a las plantas moléculas de señalización que les ayuden a sobrevivir a períodos escasez de agua (estrés hídrico).
¿La idea apunta a diseñar nuevas plantas para fines alimentarios?
Este proyecto no pretende diseñar o manipular genéticamente plantas, la idea es diseñar consorcios microbianos para inocular la rizósfera. Estos microorganismos son capaces de generar moléculas que interaccionan con las plantas y les permiten generar una respuesta adaptativa al estrés hídrico y soportar mejor la disminución de agua de riego. Lo que hacemos es replicar una respuesta o regulación natural en las plantas. Debido a la limitada duración del proyecto se ha postulado realizar pruebas sobre modelos de crecimiento rápido y conocidos en laboratorio, como el trigo y otros cultivos de importancia agrícola con fines de producción de alimentos masivos.
¿Por qué en el Desierto de Atacama y la Antártica?
Tanto el desierto de Atacama como la Antártica corresponden a ecosistemas secos, seco cálido y seco frío, respectivamente. En ambos el agua disponible es reducida, por lo que las plantas que habitan estos ecosistemas deben tener estrategias de adaptación a estas condiciones. Existen estudios científicos que han demostrado la interesante interacción de las plantas con los microorganismos en ambientes extremos. Se conocen también los mecanismos que activan en las plantas para resistir condiciones de sequía. El Desierto de Atacama y la Antártica pasan a convertirse entonces en un laboratorio natural para estudios de los efectos de la sequía en las plantas. Y esto es importante debido a los efectos de la megasequía en que se mantiene el país en la última década, y que se sigue acentuando por el cambio climático, poniendo en riesgo la seguridad alimentaria.
¿Considera usted que en estos ambientes extremos está la clave para que la humanidad se adapte al cambio climático?
La sequía es una condición que afecta a muchos países a nivel mundial, hasta ahora la FAO ha informado que esto ha dañado la producción de cereales y granos, entre otros, contribuyendo al alza de los precios y limitando el acceso para los más pobres. Si esto se mantiene, puede traer importantes consecuencias en la economía mundial. Los sistemas de cultivo no llevan mucho tiempo limitados en agua de riego, no tanto al menos para que las plantas hayan desarrollado naturalmente estrategias adaptativas a estas condiciones. Por el contrario, en los ecosistemas secos las plantas y su microbioma asociado presentan adaptaciones evolutivas que las hacen sobrevivir. Es por esta razón que nuestro territorio toma mayor importancia en relación a este tema.
¿Quiénes serán los principales beneficiados con el conocimiento que se genere?
La comunidad general, mediante la divulgación inmediata del conocimiento generado. Para ello se establecerá una plataforma bioinformática donde la información genómica estará disponible. Con esto esperamos que el país se vea favorecido en el desarrollo de nuevas estrategias para hacer frente al gran desafío de la sequía. Evaluaremos el nuevo conocimiento extraído desde los microbiomas como potenciales estrategias en el manejo de la megasequía que afecta el país. El conocimiento y las tecnologías derivadas de este proyecto, pueden tener un alto impacto a nivel internacional, debido a los problemas que ha traído el cambio climático y la sequía o deficiencia hídrica en diferentes áreas geográficas del planeta.
¿Está planificado trasferir el nuevo conocimiento?
Crearemos una plataforma pública de datos, dejando libre acceso a los resultados del conocimiento logrado, de manera que pueda ser aprovechado por la comunidad científica y los profesionales del área agrícola y medioambiental. Por otro lado, se desarrollarán formulaciones con consorcios microbianos diseñados de forma racional, los que a futuro pueden ser protegidos bajo patentamiento y seguir el escalamiento para futuras transferencias tecnológicas aplicables a cultivos de plantas a nivel nacional e internacional.
¿Quiénes desarrollarán la investigación?
Este proyecto fue planteado por el Instituto Antofagasta de la UA, pero será desarrollado por un equipo de investigadores multidisciplinario, que pertenece a tres universidades nacionales (Universidad de Antofagasta, Universidad de Valparaíso y Universidad de la Frontera), sumando a una red internacional donde participarán investigadores del Instituto Tecnológico de Costa Rica, Universidad de Barcelona y Universidad de Berkeley.
¿Qué estudios previos en esta área existen en la Universidad de Antofagasta?
Este proyecto nació desde las colaboraciones establecidas entre los investigadores de ambientes extremos, específicamente en zonas áridas de la Antártica y del Desierto de Atacama, bajo la Red Nexer. Los equipos de investigación presentan entonces experiencia en genómica ambiental, diseño racional de rutas sintéticas y microbiología de cultivos de plantas de ambos ecosistemas.
¿Cuál es el plazo para desarrollar el proyecto y los recursos financieros comprometidos?
Este proyecto dura 12 meses, lo que constituye un gran desafío para el equipo de investigación, considerando los resultados a alcanzar. Es por esta razón que los recursos se han centrado en la disponibilidad de material, equipamiento y recursos humanos necesarios para su desarrollo. El financiamiento bordea los 300 millones de pesos.