Comprender el papel de los fitosideróforos en la mejora de los cultivos
Cuando algunos cultivos de cereales, como el trigo, la cebada y el maíz, tienen dificultades para obtener suficientes micronutrientes, liberan metabolitos conocidos como fitosideróforos desde sus raíces al suelo circundante. Estos forman una especie de enlace (complejos estables) con los nutrientes, lo que los hace solubles y disponibles para su absorción. La importancia de los fitosideróforos para la nutrición del hierro en las plantas se conoce desde los años setenta del siglo pasado, pero comprender plenamente su papel en las interacciones entre las plantas y el suelo ha resultado complicado, sobre todo porque estos compuestos no se comercializan. «Los investigadores no podían obtener los patrones purificados necesarios para medirlos con precisión ni comparar los resultados entre diferentes plantas, suelos o laboratorios», explica Eva Oburger(se abrirá en una nueva ventana), profesora titular del Instituto de Investigación del Suelo de la Universidad BOKU. A través del proyecto PhytoTrace, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana) (CEI), Oburger y sus colegas de la Universidad Técnica de Viena(se abrirá en una nueva ventana) y la Universidad de Viena(se abrirá en una nueva ventana), trataron de esclarecer los mecanismos que subyacen a esta adquisición de micronutrientes. El equipo del proyecto utilizó métodos innovadores de muestreo del suelo y de las raíces, junto con técnicas moleculares avanzadas, para estudiar el sistema de fitosideróforos con un nivel de detalle sin precedentes. «La financiación del CEI nos permitió sintetizar químicamente los ocho fitosideróforos naturales en forma purificada», señala Oburger. «Esto nos permitió desarrollar un método de gran sensibilidad capaz de detectar y cuantificar todos ellos en muestras naturales, lo que nos ha proporcionado, por primera vez, las herramientas necesarias para plantear y responder preguntas sobre cómo funcionan estos compuestos y cómo influyen en las interacciones entre las plantas y la rizosfera(se abrirá en una nueva ventana) ».
Aclaración del papel de los fitosideróforos
Los investigadores comenzaron añadiendo u omitiendo micronutrientes concretos, como el hierro, el zinc y el cobre, de forma independiente en experimentos hidropónicos. Tomando la cebada como modelo, el equipo midió la liberación de fitosideróforos en condiciones de deficiencia de diferentes micronutrientes y supervisó la activación de los genes necesarios para producirlos. Una vez establecidos estos mecanismos básicos, los investigadores pasaron a estudiar sistemas edáficos más complejos y realistas, evaluaron la eficacia de diferentes fitosideróforos y aumentaron gradualmente la diversidad genética de las plantas estudiadas.
Variación genética en la eficiencia de la captación de nutrientes
Uno de los hallazgos más llamativos fue que los fitosideróforos parecen desempeñar un papel limitado en la captación de cobre, a pesar de los complejos sólidos de cobre y fitosideróforos que se forman en la solución del suelo. Sin embargo, encontraron pruebas sólidas de que los fitosideróforos contribuyen de manera importante a la absorción de zinc. «Esto es especialmente importante porque la carencia de zinc supone un gran reto a nivel mundial tanto para la agricultura como para la nutrición humana», señala Oburger. Otro hallazgo importante fue la variación genotípica: algunos genotipos de cebada resultaban mucho más eficientes a la hora de absorber micronutrientes, lo cual estaba estrechamente relacionado con el grado de activación de la vía de los fitosideróforos. «Esto fue muy interesante, porque demostró que las plantas pueden presentar diferencias sustanciales en cuanto a la eficacia con la que utilizan estos compuestos en condiciones de carencia de micronutrientes», añade Oburger. «Esta variación está controlada genéticamente y es hereditaria, lo que significa que es algo con lo que pueden trabajar los obtentores».
Apoyo al fitomejoramiento
De hecho, las conclusiones tienen su repercusión más directa en el ámbito del fitomejoramiento. «Dado que la vía de los fitosideróforos está controlada genéticamente, es totalmente factible potenciar estos rasgos mediante el fitomejoramiento y la selección», explica Oburger. Potenciar este mecanismo natural ofrece una vía práctica para mejorar la absorción de hierro y zinc en condiciones edafológicas adversas, lo que, a largo plazo, podría contribuir al desarrollo de cultivos con un mayor contenido de micronutrientes, así como un mejor crecimiento y una mayor resistencia en entornos pobres en nutrientes. «Los próximos pasos consistirán no solo en investigar otras especies, sino también en desarrollar métodos que permitan ampliar la escala para acercar esta investigación a la práctica real de la cría», afirma Oburger.
