El césped súper resistente del Mundial de Qatar puede ayudar al futuro de cultivos como el maíz

La experiencia del Mundial de Qatar 2022 dejó aprendizajes que exceden el festejo de Argentina Campeón. Aunque se conoce la poderosa resiliencia del césped natural, ahora se detectó que la versión Paspalum vaginatum, una especie mejor conocida como seashore paspalum, puede tolerar tensiones diversas y lo suficientemente letales como para rivalizar con camellos y cactus. Soporta la sal, también la sequía y el calor y tolera el frío.

Los desafíos que impusieron 22 jugadores de fútbol corriendo, pateando y deslizándose en la Copa del Mundo de 2022 a los agrónomos a cargo de la preparación de los campos de juego del torneo, todo en medio del clima desértico de Medio Oriente, permitió nuevos avances en el estudio de cultivos.

Es que precisamente fue la variedad seashore paspalum la elegida para sembrar en cada cancha en Qatar. Allí, este tipo de hierba ha resistido todas las jugadas de Messi, Mbappé y Neymar, los días de extremas temperaturas y pocas posibilidades de recambio.

Toda esa experiencia quedó capitalizada en un reciente estudio que acaba de publicarse en la revista Nature dirigido por la Universidad de Nebraska-Lincoln, en el que los especialistas confirmaron que seashore paspalum puede ayudar a otro objetivo: desarrollar cultivos que produzcan más alimentos con menos fertilizantes que suponen costos para los agricultores, los ecosistemas y el agua potable.

La aplicación global de fertilizantes, especialmente el nitrógeno y el fósforo esenciales para el crecimiento de las plantas, se ha disparado desde mediados del siglo XX. Más allá de su capacidad de resistencia, los científicos confirmaron que el césped seashore paspalum tampoco necesita muchos de esos nutrientes claves. Eso lo diferencia de algunos de parientes cercanos como el maíz y el sorgo, entre otros cultivos de gramíneas.

Después de secuenciar la genética completa de esta hierba resistente, un importante equipo de investigación internacional descubrió cómo es que esta variedad de pasto se vuelve tan fuerte. Además, los investigadores lograron recrear esos trucos en plántulas de maíz, que respondieron creciendo más rápido y más grandes que otras no modificadas privadas de los nutrientes. “Finalmente estamos empezando a comprender qué hace que esta planta sea tan resistente”, explicó James Schnable, uno de los autores del estudio y profesor de agronomía Charles O. Gardner en la Universidad de Nebraska.

La especie realmente comenzó a intrigar a Schnable y sus colegas después de una exhibición en el Invernadero de Innovación de Nebraska, donde parecía no importarle que sus agrónomos la estuvieran descuidando. “Hubo un período en el que nadie se acordó de regar la planta de s. paspalum durante un par de meses -recordó Schnable-. Pero la planta estaba completamente bien. De hecho, por lo general crece tan rápido que intenta invadir las macetas de las plantas vecinas, y el administrador del invernadero debía advertirme a mí o a la gente de mi laboratorio para que bajáramos y la recortáramos”.

Guangchao Sun, ex alumno de doctorado y ex investigador postdoctoral en Nebraska, también se dio cuenta de esto. Decidió poner a prueba la resiliencia del seashore paspalum con un experimento, cultivándolo junto con maíz y sorgo durante varias semanas en múltiples condiciones. Cuando al maíz y al sorgo se les negó el nitrógeno o el fósforo, su atrofiado desarrollo lo traicionó. El seashore paspalum, por su parte, siguió “creciendo felizmente”.

Afortunadamente, el laboratorio de Schnable también estaba trabajando con el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía, la Universidad de Georgia y el Instituto de Biotecnología HudsonAlpha en el mapeo del genoma de la especie. Esos avances allanaron el camino para estudiar la tolerancia de seashore paspalum con mayor detalle.

Los análisis de sus genes y su expresión revelaron más tarde que la hierba responde a la falta de nutrientes duplicando aproximadamente su producción de una molécula azucarada llamada trehalosa. Aunque el maíz y el sorgo producen naturalmente parte de esa molécula, el equipo no vio cambios en su producción entre los dos cultivos hambrientos de nutrientes.

Si bien el hallazgo sugirió que la trehalosa estaba desempeñando un papel central en la resiliencia de la planta, Sun y el equipo presionaron para obtener evidencia que pudiera cumplir con una mayor carga de prueba. Entonces pensaron en cómo podrían hacer para aumentar la trehalosa en el maíz. Pero su aplicación directamente al cultivo resultó ineficaz. “Así que lo pensé de la manera opuesta -sugirió Sun, quien ahora trabaja como bioinformático en la Clínica Mayo-. Si no puedo suministrar trehalosa a las plantas, ¿qué pasa si detengo su degradación?”

Recurrió a un antibiótico que puede inhibir la enzima responsable de degradar la trehalosa. El plan funcionó: frenar la enzima aumentó los niveles de trehalosa en el maíz. En cuestión de días, notó que el cultivo crecía más, independientemente de si estaba privado de nutrientes. Los resultados fueron tan sorprendentes para Sun que pronto repitió el experimento varias veces. Cada vez, el maíz respondió de la misma manera.

Pero el equipo tenía razones para sospechar que la tolerancia también se basaba en la autofagia, lo que Schnable llamó “un programa de reciclaje” en las células vegetales que separa las proteínas viejas o dañadas y luego las vuelve a ensamblar en otras nuevas y funcionales.

Finalmente, los investigadores desarrollaron un mutante de maíz que carecía de la capacidad de participar en la etapa final de ese reciclaje. Incluso con un excedente de trehalosa, el mutante no prosperó cuando se le privó de nitrógeno o fósforo, lo que marca la autofagia como una faceta igualmente esencial de la resiliencia.

“Aún quedan otras cosas por hacer”, explicó Sun, antes de que el equipo resuelva el panorama completo de la tolerancia de seashore paspalum. Sin embargo, considera que solo es cuestión de tiempo antes de que los investigadores identifiquen los genes que codifican la trehalosa superior.

“Si pudiera introducir esa región genómica en otras variedades de maíz de élite, por ejemplo, algún maíz que tenga un alto rendimiento pero que sea realmente sensible al estrés nutricional, tal vez obtenga mayor rendimiento y una gran resiliencia”, afirmó.

Aunque la clasificación para la Copa del Mundo de 2022 comenzó en 2019, el equipo de investigación se embarcó en su proyecto un año antes. “Este fue un viaje largo, largo -afirmó Sun-. Honestamente, también aumentó mi resiliencia”, concluyó.

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