Los fertilizantes y uso de suelos para la agricultura están afectando de manera significativa la supervivencia; por un lado, los fertilizantes dañan la salud de las personas, el suelo y el ambiente; por otro, se ha demostrado que la actividad agrícola es uno de los principales factores para el aumento del cambio climático que está transformando el planeta de una manera que lo hace cada vez más agresivo para la vida humana.
Además, la seguridad alimentaria de muchos países, incluido México, está en peligro, ya que los cambios de suelo, su destrucción y el desperdicio de los alimentos pone en juego también el futuro del ser humano.
Un grupo de jóvenes científicos de la Universidad Autónoma de Guadalajara (UAG), liderados por el Dr. Miguel Beltrán García, Profesor-Investigador del Departamento de Biotecnológicas y Ambientales, realizan investigación para mejorar las prácticas en la agricultura.
Perteneciente al Sistema nacional de Investigadoras desde el 2004, en el nivel 1, el Dr. Beltrán García explicó que sus investigaciones van dirigidas a utilizar microorganismos para preservar los suelos en la agricultura.
“Existe una demanda creciente de alimentos y una tendencia de la superficie agrícola a reducirse. Por lo que es imperante promover la conservación y el manejo de la diversidad de los ecosistemas”, dijo el investigador.
“Sumado a esto, el uso alternativo de cultivos para la producción de bioenergía (caña, maíz y recientemente sorgo) y el desafío ante el cambio climático, es necesario contar con una agricultura más eficiente y limpia si es que la humanidad aspira crecer de manera sostenible y socialmente aceptable. Una rama de la biotecnología que puede asegurar una agricultura avanzada es la agrobiotecnología”.
Por consenso, la biotecnología es referida a cualquier aplicación tecnológica que use sistemas biológicos, organismos vivos o sus derivados para crear o modificar productos o procesos para usos específicos, afirmó.
Gran reto
En los últimos 15 años la investigación científica agrobiotecnológica ha sido promovida a nivel mundial ante los retos que la población demanda. De hecho, de los 17 objetivos de desarrollo sostenible promovidos por la Organización de las Naciones Unidas, en 11 de ellos incide la agrobiotecnología.
En la UAG, hace un poco más de 15 años se inició un proyecto de investigación que buscaba entender el comportamiento bioquímico-molecular de un hongo que causa una enfermedad que altera la producción de banana y plátanos.
Esta investigación dio la pauta para establecer una nueva línea de investigación especializada en agrobiotecnología. Hoy en día este proyecto está consolidado, pero aún continúa en expansión.
Basados en la formación de profesionistas especializados en esta área y las aportaciones científico-tecnológicas, la agrobiotecnología es ahora la punta de lanza como tema de investigación en el área de Diseño, Ciencia y Tecnología de la UAG. Actualmente, al menos tres grupos de investigación enfocan sus esfuerzos en obtener soluciones aplicadas al campo que influyan en el crecimiento de las plantas con menos insumos y protegidos de enfermedades y afectaciones medioambientales.
En el laboratorio 309 del ICET se estudian microorganismos conocidos como endófitos, que son aquellas bacterias y hongos que residen internamente en los tejidos de las plantas y que basados en propiedades como la fijación de nitrógeno, mejoramiento de la asimilación de nutrientes y de protección contra enfermedades, los convierten en una herramienta útil para desarrollos tecnológicos enfocados en la producción de alimentos y de cultivos de importancia económica para Jalisco y el País.
En este laboratorio se han conjuntado estudiantes de diversas carreras que han aportado, a través de su trabajo, resultados vertidos en publicaciones científicas, capítulos de libros, solicitudes de patente y la aplicación a nivel piloto de formulaciones microbianas endófitas en plantaciones comerciales de banana, agave y maíz, mismas que han atraído el reconocimiento externo al laboratorio y a la UAG.
De acuerdo con el Dr. Beltrán García, investigador responsable del laboratorio, la verdadera “dimensión de los logros” obtenidos en la investigación que se lleva a cabo, no sólo se resalta en lo anteriormente mencionado e incluso en los 6 premios estatales de innovación, ciencia y tecnología, que los integrantes del laboratorio han obtenido; si no también en la formación profesional especializada de los alumnos UAG que asisten al laboratorio.
Los estudiantes llegan con el objetivo de potencializar los conocimientos obtenidos en el aula, sumado al aprendizaje de técnicas novedosas, pero también con la idea de descubrir sus talentos y afinidades.
Agave, banano y maíz
En Agave, los esfuerzos están enfocados hacia la restauración y conservación de ecosistemas. El modelo es un agave mezcalero endémico del estado de Oaxaca y que por su uso y tiempo de reproducción (30 años) se encuentra condenado a la extinción.
En este trabajo se han desarrollado líneas clónales derivadas de semillas, mismas que se han reproducido por micropropagación. Estas plantas han estado sujetas a estrés por frío y se determinó que algunas bacterias endófitas como Achromobacter xylosoxidans, Enterobacter cloacae y Pseudomonas aeruginosa participan en la activación metabólica de la planta de factores que la protegen contra el frio, evitando su muerte.
Este trabajo es conducido por la MC. América Martínez Rodríguez, egresada de la carrera de Biología de la UAG, quien estudia el doctorado en la Universidad Autónoma de Baja California y es profesora parcial del laboratorio de Bioquímica Microbiana.
En banano se busca relacionar el efecto de la adición de elementos como lantánidos combinados con bacterias endófitas en la disminución de insumos agrícolas, como pesticidas y fertilizantes, para evitar su uso excesivo y disminuir su efecto contaminante.
En dicho proyecto trabaja la Ing. Ileana Olmos, egresada de Biotecnología de la UAG, quien recibió el Premio Estatal de Innovación, Ciencia y Tecnología del Estado de Jalisco 2020; además, actualmente es estudiante de maestría y profesora de tiempo parcial de Bioquímica microbiana.
Además, en conjunto con Alexis Zárate y Jocelyn Gutiérrez, alumnos de la carrera de QFB, analiza el contenido de la estructura microbiana del suelo de plantaciones bananeras perturbadas con fines de restauración gradual.
Amanda Gutiérrez, egresada de Ingeniería en Biotecnología y las estudiantes de la misma carrera, Ana Retamoza, Carolina Ramond, Karen Aleriano y Alejandra Montes, trabajan en la búsqueda de bacterias endófitas transmitidas por las semillas para desarrollar estimulantes del crecimiento de la planta en condiciones de estrés salino, es decir, para poder cultivar plantas en suelos con alto contenido de sales tipo cloruro de sodio o cloruro de potasio.
“En maíz estamos estudiando fuertemente el efecto de los lantánidos y bacterias de la rizósfera en la asimilación eficiente de nitrógeno y agua. Buscamos que a través de esta combinación las plantas estimulen proteínas que transportan selectivamente nitrógeno y agua. Este proyecto lo llevan a cabo Jessica Silva y Alan Ruiz”, detalló.
En todos los proyectos se emplean técnicas moleculares, microbiológicas, cultivo de tejidos vegetales y de espectrometría de masas.
Por último, proyectos paralelos se llevan a cabo en el laboratorio, por ejemplo, Fernanda Gabriel, egresada de la carrera de Ing. Alimentos, desarrolla una harina de banana verde con fines de crear alimentos funcionales y prebióticos.
Por su parte, Nicolás Montes, alumnos de Ingeniería en Biotecnología, a través de una colección de bacterias ácido-lácticas, pretende desarrollar nuevos conservadores de alimentos, utilizando productos microbianos derivados de este tipo de bacterias.
