La aplicación eficiente de fertilizantes en la agricultura es fundamental debido a que tiene un efecto significativo en los rindes de cultivos como trigo, maíz y arroz. Por esto, un equipo de investigadores de la Argentina, España y el Reino Unido lograron modificar el genoma de la bacteria Pseudomona protegens para que capte nitrógeno del aire y lo transforme en amonio. De esta forma, se obtiene un fertilizante natural que reduce los costos de producción.
Nicolás Ayub, investigador del Conicet que trabaja en el Instituto de Genética del INTA, se refirió a la importancia de la obtención debido a que "este desarrollo es una excelente alternativa a la fertilización nitrogenada de los cultivos y puede tener un impacto muy grande en la producción de alimentos del planeta".
En general, las pérdidas de nitrógeno aplicado con los fertilizantes son elevadas, lo que disminuye sensiblemente su uso por la planta y, en consecuencia, los rendimientos del cultivo.
Así, en la búsqueda de una alternativa a la fertilización nitrogenada, el equipo liderado por Ayub se orientó a la modificación genética de Pseudomona protegens, bacteria que protege a las plantas de la acción de patógenos. "Pudimos introducir cerca de 50 genes que codifican para proteínas lo que le permite a la bacteria captar nitrógeno del aire y transformarlo en amonio para que la planta pueda usarlo", explicó.
"Pseudomona protegens no fija nitrógeno", señaló Ayub. "Fue necesario introducir esa cantidad porque la nitrogenasa no es una enzima sino que es un complejo enorme que necesita como mínimo entre 20 y 25 proteínas para poder funcionar", expresó.
El trigo, el maíz y el arroz se encuentran entre los cultivos más relevantes por el volumen de negocio y la cantidad de toneladas producidas, entre otros factores. "La fertilización con nitrógeno es el costo principal y representa uno de los factores limitantes para plantear el cultivo de una hectárea de cereales", precisó.
De acuerdo con el especialista del INTA, "para fertilizar una hectárea de cereal, como por ejemplo trigo, se requieren unos 150 dólares; mientras que el uso de nuestra tecnología tiene un costo de más o menos un dólar". En este sentido, destacó que este avance representa "mucha diferencia".
Los resultados alcanzados son auspiciosos, por lo que el INTA y el Conicet solicitaron la patente para esta tecnología pensada para reemplazar los fertilizantes nitrogenados. "Estos se producen a partir de nitrógeno gaseoso que es un derivado del petróleo y que, en la actualidad, se usa para su fabricación un 10 % de la energía consumida a escala mundial", dijo.
En línea general, estos fertilizantes están destinados especialmente a cereales, "no solo porque son el cultivo más importante sino además porque no pueden fijar nitrógeno naturalmente", indicó el investigador, tras detallar que "la producción de estos fertilizantes es una de las mayores causas de emisión de gases de efecto invernadero, principales responsables del cambio climático que sufre el planeta".
"La fertilización con nitrógeno es el costo principal y representa uno de los factores limitantes para plantear el cultivo de una hectárea de cereales", señaló Ayud.
Agregar proteínas a una bacteria
De acuerdo con los investigadores, el género Pseudomona no fija nitrógeno y no tiene los genes. La fijación es la reacción más endergónica, es decir, que más energía gasta de la naturaleza. "Es muy cara en términos energéticos, la más costosa de todos los procesos conocidos, de todos los organismos vivos", detalló.
De esta modo, reconoció que "las bacterias y las arqueas, que son los únicos organismos capaces de fijar nitrógeno –no todos, pero los que lo hacen– tienen la fijación muy regulada, de forma tal que si hay una mínima cantidad de amonio extracelular se inhibe".
En el caso de "Pseudomona protegens al no tener naturalmente esta maquinaria tampoco tiene el aparato que la reprime cuando hay pequeñas cantidades de amonio extracelular".
El nitrógeno gaseoso (N2) constituye entre el 75 y 80 % de la atmósfera. En ese estado es inerte, es decir que no reacciona con otras sustancias pero, sin embargo, es fundamental para la vida y el crecimiento de las plantas. Para poder usarlo debe ser convertido en amonio (NH4+) y este proceso puede ocurrir por la vía abiótica, es decir sin que medie acción de los microorganismos; o biótica, donde las bacterias del suelo juegan un papel fundamental.
El artículo científico completo se encuentra disponible en el repositorio de trabajos académicos de acceso gratuito Research Gate.
http://intainforma.inta.gov.ar/