Educar sobre cómo prospera la soja en suelos bajos en fósforo podría revolucionar nuestro enfoque de la agricultura sostenible.

Es probable que el fósforo sea un problema para los agricultores en el futuro. El uso excesivo significa que puede haber una falta de este nutriente vital. Nueva investigación de Li y sus colegas publicada en la revista PLANTAS AoBexamina la soja (Glycine max) plántulas y cómo estas plántulas responden a la falta de fósforo. El equipo descubrió que la deficiencia de fósforo provocaba cambios intrigantes en el metabolismo y la expresión génica de la soja. La investigación está ayudando a descubrir las estrategias ocultas que emplean las plantas para sobrevivir bajo estrés nutricional, lo que podría allanar el camino para cultivos más resistentes y resilientes en el futuro.

La soja es la segunda fuente más grande de aceite vegetal y una fuente importante de alimento para animales. Pero no es solo su valor nutricional lo que los hace especiales. Estas plantas versátiles pueden prosperar en una variedad de entornos, incluidos los suelos salinos-alcalinos duros, lo que las convierte en un excelente modelo para estudiar la resistencia de las plantas a condiciones adversas.

Sin embargo, como todas las plantas, la soya requiere ciertos nutrientes para sobrevivir, y el fósforo es uno de ellos. Desafortunadamente, este nutriente vital es difícil de encontrar en muchos suelos y, a menudo, queda atrapado debido a las actividades de los microorganismos y su tendencia a combinarse con iones metálicos. Los agricultores a menudo responden aplicando fertilizantes ricos en fósforo. Sin embargo, esto puede generar impactos ambientales adversos, como la eutrofización acuática, el crecimiento excesivo de algas y el agotamiento del oxígeno en los cuerpos de agua.

Li y sus colegas encontraron que la soya combate la deficiencia de fósforo a través de una variedad de adaptaciones, desde alterar su estructura física hasta alterar su metabolismo. Una estrategia de supervivencia intrigante es gestionar el fósforo en sus membranas celulares. Cuando hay una deficiencia de fósforo, las plantas descomponen sus fosfolípidos, la parte rica en fósforo de sus membranas celulares, para obtener fósforo. Luego reemplazan estos fosfolípidos con otros lípidos para mantener la estabilidad de la membrana.

Descubrieron esto cultivando una serie de plantas de soja al aire libre, monitoreando cuidadosamente la temperatura y la humedad para asegurarse de que fueran las correctas. Cada planta tenía su propia maceta llena con 2,5 kg de arena. A las cinco semanas de vida, los investigadores dividieron las macetas en cinco grupos, siendo un grupo el “control” (no recibió tratamiento).

Los otros cuatro grupos se pusieron a dieta. En lugar del habitual plato completo de nutrientes, recibieron una solución con fósforo reducido durante períodos de tiempo variables, de uno a quince días. Después del tratamiento, los científicos comprobaron el crecimiento de las plantas. Lavaron la arena, midieron las raíces y registraron el peso de las plantas, tanto frescas como después de secarlas en horno y secador de vacío.

Para obtener información aún más detallada, los investigadores trituraron las plantas secas, las trataron con un ácido fuerte y midieron la cantidad de diversos nutrientes con un espectrómetro. También extrajeron una serie de compuestos químicos de las plantas para estudiar la respuesta metabólica de la planta.

A continuación, el equipo centró su atención en los genes de las plantas. Extrajeron el ARN de las plantas, una molécula que transporta información genética, para crear bibliotecas de material genético. Estas bibliotecas luego fueron secuenciadas o leídas por una máquina. Esto brinda una visión detallada de la actividad genética de la planta bajo estrés de fósforo.

Finalmente, para confirmar sus hallazgos, los investigadores seleccionaron al azar diez genes que mostraron cambios durante la deficiencia de fósforo y los probaron nuevamente usando un método diferente. Todo esto se hizo para ver cómo las plantas de soja se adaptaban a las condiciones que enfrentaban.

Descubrieron que bajo estrés por deficiencia de fósforo, el peso de las raíces frescas y secas y el recuento de nódulos de las raíces comenzaron a disminuir después de dos días, observándose una disminución más pronunciada después de 15 días. Sin embargo, las raíces más ligeras no significaban que las raíces fueran más cortas. La longitud de la raíz aumentó bajo estrés por deficiencia de P, observándose un aumento del 30,3% después de 15 días de estrés.

El estudio encontró 61 metabolitos afectados por la deficiencia de fósforo, incluidos azúcares/polioles, aminoácidos, ácidos orgánicos, ácidos grasos y sustancias lipídicas.

Esta nueva investigación abre algunas vías interesantes para comprender cómo las plantas, en particular la soja, se adaptan a la escasez de fósforo. Más que un rompecabezas biológico abstracto, este estudio tiene importantes implicaciones prácticas. Los genes identificados, como GmPS, GmPHT1, GmPAP, GmSPX Y GmSQDpueden servir como puntos críticos de intervención para mejorar la eficiencia del fósforo en los cultivos. Esto podría conducir a mejores variedades de cultivos que puedan utilizar mejor los suministros limitados de fósforo, con implicaciones de gran alcance para la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible.

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Li, M., Zhou, J., Liu, Q., Mao, L., Li, H., Li, S. y Guo, R. (2023) “Variación dinámica de la absorción de nutrientes, índices metabolómicos y transcriptómicos de la soja (Glycine max) plántulas bajo deficiencia de fósforo”, PLANTAS AoB, 15(2), p.lad014. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad014.