Potenciando al cultivo mundial de algodón

uestros investigadores aquí en Texas A&M AgriLife han abordado un problema que cuesta a los productores miles de millones de dólares», dijo el Dr. Patrick Stover, vicerrector de agricultura y ciencias biológicas de Texas A&M en College Station y director interino de AgriLife Research. «Esta es una solución económica, ambientalmente segura y sostenible.

Stover dijo que este es un descubrimiento emocionante y oportuno en el movimiento para adelantarse al problema actual de las malezas que evolucionan más rápido que los productos químicos y otros métodos desarrollados para controlarlas.

«Creemos que el sistema ptxD / fosfito que hemos desarrollado es una de las tecnologías más prometedoras de los últimos tiempos que puede ayudar a resolver muchos de los problemas biotecnológicos, agrícolas y ambientales que encontramos», dijo el Dr. Keerti Rathore, biotecnólogo de plantas de AgriLife Research en College Station.

«La fertilización selectiva con fosfito permite el crecimiento sin obstáculos de las plantas de algodón que expresan el gen ptxD mientras suprime las malezas» es el título de un artículo de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

El fósforo es un elemento importante que necesitan todos los seres vivos; la vida no es posible sin él. La mayoría de los organismos solo pueden utilizar fósforo en forma de ortofosfato.

«Hemos determinado que las plantas de algodón que expresan ptxD pueden utilizar fosfito como única fuente de fósforo, mientras que las malas hierbas no pueden, por lo que es eficaz para suprimir el crecimiento de las malas hierbas«, dijo Rathore.

Las plantas transgénicas que expresan el gen bacteriano ptxD adquieren la capacidad de convertir el fosfito en ortofosfato, dijo. Estas plantas permiten un esquema de fertilización selectiva, basado en el fosfito como única fuente de fósforo para el cultivo, al tiempo que ofrecen una alternativa eficaz para suprimir el crecimiento de malezas que no pueden utilizar esta forma de fósforo«.

El equipo de investigación internacional dirigido por Rathore está formado por la Dra. Devendra Pandeya, la Dra. Madhusudhana Janga, la Dra. Muthu Bagavathiannan y LeAnne Campbell, todos con Texas A&M AgriLife en College Station. Otros son la Dra. Damar Lopez-Arredondo y la Dra. Priscila Estrella-Hernandez en StelaGenomics Inc. y el Dr. Luis Herrera-Estrella en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, todos en Irapuato, México.

Esta investigación fue financiada en parte por Cotton Inc. La resistencia a los herbicidas de malezas y el control de malezas son las preocupaciones No. 2 y No. 3 de los productores de algodón de EE. UU. Después de los costos de los insumos.

«Podemos y lo haremos para nuestros productores de algodón en Texas y más allá, en colaboración con Cotton Inc. y sus socios», dijo el Dr. Bill McCutchen, director ejecutivo asociado de AgriLife Research en College Station.

Las malezas generalmente se manejan de forma manual, mecánica o química. Sin embargo, dijo, las opciones de control químico se están reduciendo rápidamente debido a un número creciente de malezas resistentes a herbicidas en los campos de cultivo, con pocas alternativas en el horizonte.

«A lo largo de los años, ha quedado muy claro que se necesitan nuevas estrategias para el control de malezas para sostener la producción agrícola y reducir nuestra dependencia de los herbicidas», dijo Herrera-Estrella. «Existe una necesidad urgente de sistemas alternativos de supresión de malezas para mantener la productividad de los cultivos, al tiempo que reduce nuestra dependencia de los herbicidas y la labranza».

Rathore, quien ha estado investigando la mejora genética del algodón durante más de 20 años, dijo que la resistencia a los herbicidas en las malezas no es solo un problema de EE. UU., Sino un desafío global para los productores de algodón, maíz y soja.

Tal desarrollo también aliviará algunas de las percepciones negativas asociadas con el uso de genes de resistencia a herbicidas y una fuerte dependencia de los herbicidas, dijo.

Rathore también ha desarrollado plantas de algodón que producen niveles muy bajos de gosipol en las semillas para mejorar los aspectos de seguridad y nutrición de la semilla de algodón, pero al mismo tiempo mantienen niveles normales de este químico en el follaje, las partes florales, la cáscara de la cápsula y las raíces para protección contra insectos y patógenos.

Anteriormente publicó un informe en el que identificaba a ptxD como un gen marcador seleccionable para producir plantas de algodón transgénicas. El gen ptxD derivado de Pseudomonas stutzeri WM88 codifica una enzima que transforma el fosfito en ortofosfato, una forma metabolizable de fósforo, cuando se expresa en plantas transgénicas.

Es importante destacar que el sistema ptxD / fosfito demostró ser muy eficaz para inhibir el crecimiento del amaranto Palmer resistente al glifosato, dijo Rathore. La resistencia a las tecnologías actuales en esta hierba altamente nociva comenzó a aparecer en los campos hace unos 10-15 años.

«Los resultados presentados en nuestro artículo demuestran claramente que el sistema ptxD / fosfito puede servir como un medio altamente eficaz para suprimir las malezas en suelos naturales con bajo contenido de fósforo, incluidos los resistentes al herbicida glifosato, al tiempo que permite un mejor crecimiento del algodón que expresa ptxD plantas debido a la menor competencia de las malas hierbas debilitadas «, dijo Rathore.

A diferencia de las malas hierbas que adquieren resistencia a los herbicidas, dijo que es muy poco probable que las malas hierbas adquieran la capacidad de utilizar fosfito como fuente de fósforo.

«Para que una maleza adquiera la capacidad de utilizar fosfito, uno de sus genes de deshidrogenasa tendrá que sufrir una serie compleja de múltiples mutaciones en su secuencia de ADN; eso es poco probable que suceda por mutaciones aleatorias que ocurren en todos los organismos», dijo Rathore.

Otro punto importante, dijo, se compara con el fosfato, el fosfito tiene una mayor solubilidad y una menor tendencia a unir componentes del suelo. Por lo tanto, si se aplica en la formulación adecuada para evitar la lixiviación, se pueden usar cantidades menores sin sacrificar los rendimientos del cultivo.

«Incluso si algo de fosfito termina en arroyos y ríos y, finalmente, en lagos y el mar, las especies de algas serán incapaces de utilizarlo como fuente de fósforo, evitando así la proliferación de algas tóxicas que matan a los peces y otras criaturas en los cuerpos de agua». Dijo Herrera-Estrella.

Los estudios futuros se centrarán en probar los transformantes ptxD en los campos con bajo contenido de fósforo, así como en evaluar la utilidad del fosfito como un «herbicida» exagerado, dijo Rathore. Además, es necesario investigar el impacto a largo plazo del uso de fosfito como fuente de fósforo en la microflora del suelo en condiciones de campo.

InfoAgro