Se necesitará un mayor rendimiento de los cultivos para sostener la creciente población mundial.

La aplicación adicional de nitrógeno (N), que es un componente principal de las proteínas y enzimas esenciales involucradas en importantes procesos metabólicos de las plantas, puede aumentar los rendimientos. Sin embargo, es importante determinar cuánto N es necesario para mejorar el rendimiento: los niveles altos de N no necesariamente mejoran el rendimiento (kropff et al., 1993; Murchie et al., 2009; Peng et al., 2010). Además, los fertilizantes son costosos para los agricultores y su uso excesivo puede resultar en una escorrentía perjudicial para el medio ambiente.

La disponibilidad de N no solo afecta fotosíntesis a nivel de hoja, también afecta la arquitectura de la planta, como el ángulo de la hoja, el número de macollos y el índice de área foliar (LAI; área foliar por unidad de área de suelo). A nivel del dosel, estos cambios pueden afectar la distribución de la luz y, por lo tanto, afectar la productividad.

En un nuevo artículo publicado en in silico Plantas, profesor de la Universidad de Nottingham, Erik Murchie, y sus coautores utilizó modelos informáticos para comprender mejor la influencia de la arquitectura del nitrógeno en la productividad del arroz.

La arquitectura del dosel afecta el ambiente lumínico al que están expuestas las plantas. Para explorar el efecto del nitrógeno en la estructura de la planta y estimar la productividad del cultivo a escala del dosel, adoptamos un nuevo enfoque mediante modelado 3D. No es factible recopilar algunos de los parámetros más complejos, como el ángulo foliar, mediante mediciones manuales, afirma Murchie.

En primer lugar, los investigadores establecieron ensayos en los que tres líneas de arroz (dos de Malasia y una índica de alto rendimiento) eran deficientes en N o recibían un exceso de N. Midieron manualmente la fotosíntesis a nivel de hoja, el contenido de nitrógeno de la hoja, el verdor (un indicador del contenido de clorofila) , número de hijos, área foliar y altura de la planta a lo largo del desarrollo. Cada 2 semanas se tomaron imágenes de plantas seleccionadas y se reconstruyeron en 3D. A partir de estos datos, pudieron calcular.

Las reconstrucciones de plantas individuales se usaron luego para reconstruir un dosel de cultivo completo. A partir de los doseles reconstruidos, los investigadores pudieron modelar la distribución de la luz a través del dosel, la fotosíntesis del dosel y la ganancia de carbono del dosel.

Los autores encontraron que, si bien el N no afectó la tasa fotosintética de la hoja en este caso, los cambios en la arquitectura del dosel causados ​​por un alto contenido de N, como una mayor biomasa y una arquitectura alterada, dieron como resultado un mayor rendimiento de semillas en los cultivares de Malasia. El cultivar indica no respondió al N en términos de biomasa o rendimiento.

Este trabajo indica que existe potencial para aumentar el rendimiento del arroz mediante la manipulación de la arquitectura del dosel para mejorar la distribución de la luz en todo el dosel.