Arroz genéticamente modificado: más arroz, menos metano

La agricultura y la cría de ganado se encuentran entre las principales fuentes de emisión de metano, uno de los gases de efecto invernadero (GEI) más importantes, debido al uso de fertilizantes y pesticidas y al estiércol que resulta del proceso, respectivamente. En la agricultura, el cultivo de arroz se encuentra dentro de las mayores fuentes de emisión de este gas, ya que se cultiva en humedales donde la saturación de agua lleva a condiciones pobres en oxígeno, que los microbios aprovechan para producir la mayoría del metano en todo el mundo. Los arrozales, además, son esencialmente humedales controlados por seres humanos.

Abajo, en el barro caliente de un arrozal, las raíces de la planta de arroz liberan algunos compuestos orgánicos. Además de esto, la misma planta eventualmente muere y se degrada, brindando el alimento que los microbios convierten en metano. Existen investigaciones en curso acerca de cómo disminuir la producción de metano pero, en realidad, esa siempre será una preocupación secundaria para los agricultores, pues lo más importante es el rendimiento, especialmente ahora que la demanda de comida está en aumento.

Un estudio realizado en 2002, sin embargo, dio indicios de una forma de obtener beneficios en ambos extremos: incrementar el crecimiento de la planta sobre el suelo a expensas del crecimiento bajo el suelo, lo que aumenta el rendimiento de la planta y disminuye al mismo tiempo la producción de metano. Una gran idea, pero ¿cómo hacerla una realidad?

Un grupo de investigadores, liderados por la Universidad Sueca de Ciencias de la Agricultura, utilizó un gen de cebada para modificar genéticamente la planta de arroz y obtener exactamente dicho resultado. El gen de la cebada ocasiona que la planta dedique más energía al crecimiento sobre el suelo, incluyendo las semillas. Después de haber insertado este gen en una pequeña cantidad de cultivos, los investigadores hicieron ensayos en varias áreas de China, con climas distintos, para comparar los resultados. En relación a un arrozal común como línea de base, las plantas genéticamente modificadas produjeron sustancialmente menos metano, entre 90 y 99% menos, dependiendo de la fase del cultivo.

Para observar lo que estaba sucediendo, los investigadores rastrearon el crecimiento del arroz, así como la actividad de los genes en diversas partes de la planta. Las que fueron genéticamente modificadas tenían racimos de flores más fuertes que producían más semillas, lo que significa un mayor rendimiento de arroz por cada planta, alrededor de 50% más en peso. El contenido de almidón en esos granos era también de un 10% más alto. En total, el peso de arroz cultivado sobre el suelo aumentó cerca de 30%, mientras que el peso de arroz cultivado bajo el suelo disminuyó cerca de un 35%. Al mismo tiempo, la abundancia de microbios que producen metano y que viven en las raíces de las plantas disminuyó aproximadamente a la mitad, aparentemente privadas de alimento.

Mediciones de la expresión génica confirmaron que el gen de la cebada se concentró en las semillas y los tallos de las plantas modificadas. El gen impulsó la conversión de azúcares a almidón, manteniendo una demanda ávida de azúcares en esas partes de la planta y dejando menos cantidad para las raíces.

En un artículo que acompañó la publicación del estudio en la revista Nature, un investigador celebró el estudio y advirtió al mismo tiempo sobre la necesidad de ensayos adicionales, para asegurar que esta cosecha esté lista para su uso amplio y a largo plazo. Debido a que la comunidad microbial alrededor de las raíces de las plantas cambia continuamente, puede haber potencial para efectos en cadena que disminuyan la resistencia de la planta a las enfermedades o para que estas requieran una cantidad mayor de fertilizantes, por ejemplo.

El arroz es, junto con el trigo y el maíz, uno de los cultivos que aporta más del 50% de las necesidades de alimento de la población mundial. Es claro que buena parte de las tierras de cultivo en el mundo son arrozales. El incremento de su producción es importante, para cubrir la demanda cada vez más creciente por comida, pero el cambio climático está afectando desde ya la agricultura, particularmente a causa de las desviaciones de los patrones de lluvias, observando sequías prolongadas o períodos de lluvias muy fuertes que ocasionan pérdidas de cosechas cada año alrededor del mundo. Si se determina que se puede lograr este equilibrio entre el rendimiento de la planta de arroz y disminuir la producción de metano en los arrozales, sin afectar la salud de la planta, sería un gran paso para asegurar la comida de las generaciones futuras.

Esta noticia fue publicada primero aquí.

Créditos fotográficos: “White, Brown, Red & Wild rice” por Earth100

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