En los próximos 40 años, la demanda global de producción de cereales aumentará en un 60% a medida que la población global aumente de 6.600 millones en la actualidad a 8.700 – 11.300 millones en 2050.
Alimentar a la creciente población mundial representará un gran desafío para la agricultura. Al mismo tiempo, el cambio climático global constituirá un desafío adicional modificando el ambiente de producción de cultivos de manera significativa.
¿Cómo cambiará el ambiente de producción de cultivos?; ¿de qué manera influirá en el rendimiento de este siglo?; ¿de qué forma los nuevos experimentos mejoran nuestra comprensión del proceso?; y ¿cómo podemos adaptar los cultivos para lograr un mejor rendimiento bajo las condiciones futuras? Una serie de preguntas, que uno de los referentes del Departamento de Biología Vegetal de
Los estudios realizados por Leakey, indican que el cambio climático global modificará muchos elementos del ambiente de producción de cultivos en el futuro. La concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, la temperatura promedio y la concentración de ozono troposférico (O3) será mayor, las sequías serán más frecuentes y graves, los eventos de intensa precipitación producirán cada vez más inundaciones, algunos suelos se degradarán y posiblemente se produzcan extremos climáticos.
La sequía, las temperaturas extremas, las inundaciones y la calidad del suelo han desafiado a la agricultura desde sus inicios. Sin embargo, es probable que el cambio climático cree condiciones de precipitación y temperaturas sin precedentes en la historia reciente. Sólo en los últimos
Adaptación de los cultivos. La sequía, las temperaturas extremas, las inundaciones y la calidad del suelo han desafiado a la agricultura desde sus inicios. Existe una larga historia de inversión en ciencia básica y mejoramiento del cultivo para producir germoplasma que mantenga el alto rendimiento bajo condiciones de estrés, y la oportunidad de la biotecnología de contribuir a una mejor tolerancia de estrés del cultivo ha alcanzado un reconocimiento relevante.
Se han revisado ampliamente los avances en el entendimiento de las interacciones cultivo-ambiente a escalas moleculares, bioquímicas, fisiológicas y agronómicas, así como su relevancia en cuanto a la mejora biotecnológica del cultivo. Ello incluye debates sobre los mecanismos de respuesta y los posibles objetivos para mejorar la respuesta del cultivo a la sequía, las inundaciones, las bajas temperaturas, las altas temperaturas y la baja disponibilidad de nutrientes.
Varias empresas (Monsanto, Syngenta y Pioneer – DuPont), ya están gestionando proyectos sobre el germoplasma tolerante a la sequía, tolerante al frío o de uso eficiente de nitrógeno en sus agendas de Investigación y Desarrollo.
Sin embargo, se ha reconocido que el aumento del [CO2] y [O3] en la atmósfera son otros dos elementos importantes del cambio climático global en relación a la producción de cultivos solo en los últimos
La acumulación de carbohidratos foliares es una de las respuestas más pronunciadas y observadas de las plantas C3 al [CO2] elevado, aun en plantas cultivadas a campo en las que el volumen radicular no se vio restringido.
Si bien, el conocimiento sobre la relación entre el estado de C y el crecimiento es cada vez mayor, saber exactamente de qué manera la planta detecta los carbohidratos y cómo regula el flujo de C a través de distintas vías aun constituye un desafío en el desarrollo de cultivos que respondan en grado máximo al aumento de [CO2].
Por lo general, los aumentos significativos y mantenidos del contenido de sucrosa, almidón o fructano que persisten durante varios días indican que las fuentes están completas. Ello implica que los cultivos podrían ser manipulados para un mejor uso del C adicional disponible a [CO2] elevado para incrementar el crecimiento, el rendimiento de semillas o la tolerancia al estrés.
Con el fin de investigar de qué forma se puede lograr, algunos experimentos realizados recientemente han evaluado los genes de la soja que se activan o desactivan más cuando el cultivo se realiza a [CO2] elevado. Esta respuesta principal al [CO2] elevado, implicó una mayor expresión de 90 transcripciones genéticas para muchos componentes del metabolismo del almidón, el metabolismo del azúcar, la glicólisis, el ciclo del ácido tricarboxíloco (TCA) y el transporte de electrones mitocondriales.
Al mismo tiempo, hubo una mayor disponibilidad de sustrato de carbohidratos como consecuencia de una mayor fotosíntesis a [CO2] elevado, así como tasas estimuladas de absorción O2 y de liberación de CO2 respiratoria. Este enfoque también ofrece una nueva percepción de los componentes potenciales del mecanismo que regula esta respuesta al [CO2] elevado, con 627 transcripciones genéticas que responden, de manera significativa, al crecimiento a [CO2] elevado. Esto genera una lista de potenciales objetivos con los cuales producir cultivos mediante métodos de mejoramiento convencionales o biotecnológicos que se beneficien más del crecimiento y el [CO2] elevado y sean más productivos en un clima global alterado.
“El conocimiento de las respuestas del cultivo al [CO2] elevado podría ser equivalente al conocimiento sobre el estrés de sequía, inundación, temperatura o nutrientes con una mayor inversión en la investigación, creando así una mayor oportunidad para que podamos tratar el desafío de incrementar la producción de cultivos bajo las futuras condiciones y podamos alimentar a la creciente población global de forma satisfactoria”, anticipó Andrew Leakey, a pocos horas de su presentación en Argentina.
[El cambio climático alterará las condiciones de cultivo promedio y aumentará la frecuencia de eventos extremos de modo tal que éstas limitaciones en el rendimiento del cultivo serán más problemáticas].
El gráfico muestra la probabilidad (en porcentaje) de las temperaturas promedio estivales hacia el año 2090. Se estima que pueden superar la temperatura estival máxima observada en algunos registros. Por ejemplo, para los lugares indicados en rojo, la probabilidad de que la temperatura promedio estival supere la temperatura máxima registrada (1900-2006) es mayor a un 90%.
Fuente: Campodiario, Argentina