Autor invitado de esta semana charlie haynes es el reportero itinerante de AoB Blog en el Conferencia europea de biología vegetal EPSO/FESPB.

hans lambers es profesor de Winthrop en la Universidad de Australia Occidental. Completó su doctorado en 1979 en la Universidad de Groningen en los Países Bajos y desde entonces trabajó en la Universidad de Melbourne, la Universidad Nacional de Australia y la Universidad de Utrecht. Su investigación se centra en la nutrición mineral de plantas nativas australianas y leguminosas de cultivos y pastos. Muy amablemente accedió a hablar conmigo sobre algunos de los desafíos del empobrecimiento del fosfato del suelo.

¿Por qué es tan importante el empobrecimiento de fosfato?
Es de menor importancia en Europa, que importa alimentos y piensos de partes del mundo donde los fosfatos transmiten el problema. Allí existe un problema de exceso de fosfato, que se vierte en la tierra y termina en las vías fluviales. Europa podría dejar de fertilizar ahora y seguir teniendo cultivos durante los próximos 20 años. Pero cuando se va a otras partes del mundo; Australia, Sudamérica, África y el Sudeste Asiático, la inseguridad de fosfato es un problema real. Esto puede deberse a que la cantidad en el suelo es demasiado baja para una producción agrícola efectiva, o puede ser que esté allí, pero no esté fácilmente disponible. Por lo tanto, es un problema para la producción agrícola y, por lo tanto, para la seguridad alimentaria. Sin embargo, lo que podemos hacer es cultivar plantas que puedan utilizar ese fósforo en el suelo de forma mucho más eficaz. Hay una gran oportunidad.

¿Cómo limita esto a estos países en lo que pueden cultivar y los rendimientos que pueden producir?
En África, el fósforo es el factor limitante clave, incluso en algunas de las áreas más secas del África sahariana. Las personas que trabajaban en barchenener descubrieron que simplemente agregando fósforo se podía obtener un mayor rendimiento. El suelo seco reduce significativamente la movilidad del fósforo en el suelo y se convierte en una limitante importante cuando se tiene un suelo seco (Lambers H, Raven JA, Shaver GR, Smith SE. (2008) Las estrategias de adquisición de nutrientes de las plantas cambian con la edad del suelo. Tendencias en Ecología y Evolución 23: 95-103).

Entonces, ¿por qué estas comunidades no compran fertilizantes para aumentar su rendimiento?
El fertilizante es muy caro para estos grupos. Tiene que viajar grandes distancias para la cosecha, y estos grupos simplemente no tienen el dinero para ello. Entonces, en cambio, estamos trabajando para lograr cultivos que sean más eficientes en el uso del fósforo existente o que sean mejores para sacarlo del suelo. Sin embargo, este es un negocio un poco arriesgado: si tiene suelos que son muy pobres en nutrientes, entonces las plantas que los extraen de manera más efectiva harán que el suelo sea aún más deficiente en fósforo. Todo lo que saque del suelo tiene que reemplazarlo para que sea sostenible.

¿Qué hace que los fosfatos sean accesibles?
Los fosfatos en el suelo están fácilmente disponibles a un pH neutro. Los suelos calcáreos con su pH más alcalino encierran fosfatos en complejos de calcio. El fosfato está ahí pero no está fácilmente disponible para los cultivos. Los suelos más ácidos también atrapan fosfatos, pero esta vez no en forma de complejos de calcio, sino como complejos de óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio. Chile tiene un suelo muy ácido, con un pH de casi 4, y muchos de estos óxidos e hidróxidos metálicos, por lo que todo el fosfato no está fácilmente disponible. Sin embargo las plantas tienen adaptaciones especiales que les permiten acceder a él en estas condiciones.

¿Cuáles son estas adaptaciones?
Estas plantas tienen una estructura especial que funciona en combinación con la bioquímica de la planta. Lo que producen son cantidades masivas de carboxilatos. Estas son moléculas con carga negativa, como el fosfato. Estos se intercambian entre sí, liberando los iones de fosfato en la solución del suelo, mientras que los aniones carboxilatos toman el lugar del fosfato en el suelo. Está extrayendo efectivamente el fosfato que está en el suelo fuera de sus ataduras apretadas. Entonces está en la solución y cualquiera puede tomarlo (Lambers H, Bishop JG, Hopper SD, Laliberté E, Zúñiga-Feest A. (2012) Ingeniería de ecosistemas de movilización de fósforo: las funciones de las raíces de los racimos y la exudación de carboxilatos en ecosistemas jóvenes limitados en P. Annals of Botany 110: 329-348).

¿Podría esto ser puesto en otro cultivo, ya sea por reproducción o modificación genética?
Yo daría un paso atrás y preguntaría '¿qué cultivos tenemos ahora que ya pueden hacer eso'? White Lupin es un excelente ejemplo y hay algunas otras especies de Lupin que hacen exactamente lo mismo. También hay algunas especies de lupinos que no tienen estas maravillosas estructuras sino algo parecido, y algunas sin estructura que aún liberan carboxilatos. Entonces, en realidad ya tenemos muchas especies que ya pueden jugar este truco. En lugar de diseñar esto en Soybean, es importante obtener una comprensión profunda de la tecnología. Comprenderlo y cultivarlo en cultivos con el gen es una primera etapa obvia. Ya tenemos cultivos con esta capacidad en lupinos, que son mucho mejores que el trigo y la cebada en esta etapa. No creo que sea imposible, pero es importante ir paso a paso (Lambers H, Clements JC, Nelson MN. (2013) Cómo una estrategia de adquisición de fósforo basada en la exudación de carboxilatos potencia el éxito y el potencial agronómico de los lupinos (Lupinus, Fabaceae). Revista americana de botánica 100: 263-288).

Entonces, ¿algunas partes del mundo se están enfocando en los cultivos equivocados para su tipo de suelo y clima?
¡Sí, por supuesto! En Chile solían cultivar lupino andino. Cuando los españoles invadieron, prohibieron a los nativos cultivarlo, ya que no era un cultivo español. ¡Que los nativos cambiaran a cultivos extranjeros es una idea absurda cuando ya tenían un cultivo adaptado a su entorno! La quinua es un ejemplo de otro cultivo donde esto ocurrió, y los españoles lo detuvieron. Podría decirse que tenían mejores cultivos que los que los españoles introdujeron posteriormente. Sin embargo, una opción es el cultivo intercalado. Esto consiste en cultivar plantas simultáneamente, intercaladas entre sí. Si se quiere cultivar trigo, no crece particularmente bien en algunos entornos sudamericanos. Si se intercala con lupino, se puede movilizar ese fósforo y los vecinos se benefician de ello. También se puede rotar cultivos. Un grupo en Alemania lo ha hecho, trabajando con rotaciones de soja y maíz. El maíz no tiene un buen acceso al fosfato, mientras que la soja, dependiendo del cultivar que se utilice, sí. Las buenas variedades de soja ofrecen un beneficio real para el siguiente cultivo: el aporte de fósforo. Se pueden cultivar simultáneamente o en rotación para acceder a este fosfato. Ambas técnicas ofrecen enormes beneficios.

¿Qué impide que las personas en entornos pobres en fósforo ya hagan esto?
Esa es una pregunta interesante. Si vas a China, el cultivo intercalado se ha practicado durante cientos de años y puedes demostrar que con las combinaciones correctas se puede obtener un rendimiento entre un 40% y un 50% mayor, ¡lo cual es bastante impresionante! Un agricultor británico o irlandés con un aumento en el rendimiento de ese nivel estaría extasiado. Así que los chinos ya lo han hecho, y Europa lo está explorando. Estoy seguro de que podría hacerse en otras partes del mundo, pero no se está haciendo a gran escala debido a la falta de educación. Es importante educar a los agricultores locales sobre esto, desde África hasta Australia. Estoy trabajando con un grupo en Alemania, Andreas Burgutts, que está analizando sorgos para una mejor accesibilidad al fosfato, utilizando los niveles de manganeso en las hojas como marcador. Estos son absorbidos por la planta al igual que los fosfatos y, por lo tanto, se utilizan como marcador. Trabajo como este requiere ir a África y seleccionar el cultivar adecuado para las condiciones allí, no en nuestro campo de laboratorio. Se trata de investigar y aprovechar esta investigación para que llegue a los agricultores y no se quede en la torre de marfil de un científico. Es necesario trabajar más allá de las revistas, hacia lugares donde podamos marcar la diferencia.

¿Quién más está trabajando para llevar este conocimiento al campo?
Tuve una visita de alguien de ICRISAT. Tienen su sede en la India y trabajan en la sequía y la salinidad de los cultivos principales. Ahora están ansiosos por trabajar con fósforo, y habían oído hablar de mi trabajo y estaban interesados ​​en desarrollar algo juntos. Estos grandes institutos internacionales tienen vínculos con las comunidades agrícolas de base en las partes del mundo donde realmente se puede marcar la diferencia. Es posible que pueda hacer ciencia de alto nivel, pero sin las conexiones no puedo tener mucho impacto en el mundo real.

¿Quién más está involucrado?
Los grandes institutos internacionales están haciendo un buen trabajo, IRRI En Filipinas, ICARDA en Alepo y ICRISAT en Hyderabad. Estos grandes institutos internacionales no solo están interesados ​​en la ciencia, sino también en aplicarla, y creo que eso es realmente importante.

¿Estas plantas tienen potencial en otras áreas clave?
Sí, por ejemplo, si tiene suelo contaminado con metales pesados, podría usarlos en el proceso de fotorremediación. Aquí las plantas se utilizan por su capacidad para eliminar metales pesados ​​y un suelo 'limpio'. Hay áreas en Bélgica que han sido fuertemente contaminadas con zinc o cobre. La limpieza química o física de este suelo es casi imposible. Necesita una especie que acumule estos metales en una concentración muy alta, pero que también sea de rápido crecimiento, produciendo mucha biomasa, o el proceso lleva mucho tiempo. Hay un gran potencial en esto. Además de esto estas plantas pueden ser utilizadas en fitominería o prospección, acumulando pequeñas cantidades de metales que actúan como indicador de un mayor depósito de metal en la tierra. Esto puede actuar como un buen indicador de oro y algunos otros metales para permitir que los grupos comiencen a minar.
El libro de Hans "Vida vegetal en las llanuras de arena en el suroeste de Australia, un punto crítico de biodiversidad global" saldrá a la venta en septiembre y ahora está disponible en línea en el sitio web de UWA Publishing.