Las prácticas  agrícolas  inadecuadas  han  disminuido  la  productividad  de  los  diferentes  cultivos,  debido  a  la  escasez  de  nutrientes  y  agua,  y  a  la  disminución  de  los  suelos  fértiles  arables.  Además,  la  población  global  aumenta  a  una  tasa  de  1,2%  anual  y  se  espera  que  se  duplique  a  catorce  mil  millones  en  menos  de  sesenta  años.  Esto  revela  un  problema  inminente  debido  a  la  futura  escasez  de  alimentos  a  nivel  mundial.  Por  lo  tanto,  es  necesario  enfrentar  nuevos  desafíos  en  biotecnología  agrícola  que  nos  permitan  solucionar  esta  problemática.  A  los  obstáculos  anteriores,  se  debe  sumar  que  las  condiciones  naturales  y  el  manejo  inadecuado de  las  tierras  conllevan  a  la  salinización  de  los  suelos  y  contaminación  de  las  aguas  y  ecosistemas,  lo  cual  afecta  negativamente  a  la  productividad  y  sustentabilidad  de  los  suelos.  Esto hace  necesaria  la  adopción  de  prácticas  que  permitan,  a  largo  plazo,  mantener  la  capacidad  productiva,  viabilidad  y  calidad  de  los  suelos,  conservándose  el  medio  ambiente  y  sus  recursos,  para  que  futuras  generaciones  puedan  hacer  uso  de  tales  para  el  cultivo  de  los  diversos  alimentos  de  origen  vegetal.

Ayuda para los suelos

El  suelo  es  un  recurso  crítico  y  necesario  para  mantener  cualquier  ecosistema  y  necesita  ser  manejado  de  forma  adecuada  y  efectiva  para  producir  cultivos  saludables.  Además,  está  constituido  por  una  comunidad  compleja  de  microorganismos,  la  cual  está  determinada  por  la  composición  física  y  química  del  suelo.

Los  microorganismos  (incluyen  bacterias  y  hongos  principalmente),  son  reconocidos  como  vitales  en  la  biodiversidad  (variabilidad  entre  organismos  vivos  presentes  en  todas  las  fuentes  ambientales,  incluyendo  ambientes  terrestres,  marinos,  acuáticos,  y  otros)  del  mundo.  Ellos  están  involucrados  en  muchas  actividades  como  el  reciclaje  de  nutrientes,  relaciones  benéficas  con  otros  organismos  (permiten  la  fijación  de  nitrógeno  en  plantas,  favorecen  la  digestión  en  animales),  contribuyen  a  la  generación  de  oxígeno  gaseoso,  participan  en  la  salud  animal  y  vegetal,  y  juegan  un  papel  importante  en  la  fertilidad  de  suelos,  entre  otros  procesos.

Dentro  del  contexto  de  fertilidad  de  suelos,  los  microorganismos  promueven  la  fijación  de  nitrógeno  (proceso  que  permite  recoger  el  nitrógeno  gaseoso  e  incorporarlo  en  los  sistemas  biológicos),  favorecen la  solubilización  del  fósforo  y  del  hierro  (elementos  que  no  se  encuentran  disponibles para  las  plantas  y  que  deben  ser  procesados  por  microorganismos  previo  a  su  incorporación),  generan  sustancias  que  regulan  el  crecimiento  de  los  vegetales  como  auxinas  y  citoquininas,  liberan  sustancias  que  son  reconocidas  por  la  raíz  para  la  morfogénesis,  inducen  la  resistencia  a  patógenos,  e  incluso  aumentan  la  tolerancia  a  la  escasez  de  agua.

Una  alternativa  al  uso  abusivo  de  fertilizantes  que  contienen  nitrógeno,  hierro  y  fósforo  es  el  desarrollo  de  formulaciones  bacterianas  que  incremente  la  captación  de  estos  nutrientes  por  los  cultivos,  lo  cual  se  traduciría  en  un  aumento  en  los  rendimientos  de  producción  de  diferentes  frutas  y  vegetales.  Las  comunidades  microbianas  que  habitan  la  rizósfera  (zona  del  suelo  que  se  encuentra  en  contacto  directo  con  la  raíz  de  la  planta)  juegan  un  papel  importante  en  el  mejoramiento  de  los  cultivos.  Sin  embargo,  el  conocimiento  de  los  constituyentes  que  conforman  cada  ecosistema  (conjunto  de  organismos  que  habitan  en  un  espacio  físico  determinado,  lugar  en  donde  se  relacionan)  asociado  a  los  diversos  cultivos  es  poco  conocido,  más  aún  las  interacciones  que  ocurren  entre  sus  distintos  componentes.

Otro  factor  importante  que  afecta  los  cultivos  a  nivel  mundial  corresponde  a  la  salinidad  de  los  suelos.  Elevados  niveles  de  sal  en  el  suelo  generan  un  daño  oxidativo  que  restringe  el  crecimiento  de  las  raíces.  Este  fenómeno  ocurre  naturalmente  y  es  muy  común  en  regiones  cálidas  y  secas,  o  puede  ser  ocasionado  como  consecuencia  de  un  manejo  inadecuado  de  la  irrigación.

Dentro  de  este  contexto,  la  utilización  de  microorganismos  que  estimulen  el  crecimiento  y  expansión  de  las  raíces  de  los  cultivos  ofrece  una  aproximación  interesante  para  que  ciertos  cultivos  puedan  crecer  en  ambientes  de  alta  salinidad  con  elevados  rendimientos.  Así,  al  combinar  diversas  especies  de  microorganismos  dentro  de  una  sola  formulación  podría  tomar  la  ventaja  de  múltiples  mecanismos  benéficos,  y  de  este  modo  aumentar  la  productividad  y  sustentabilidad.

Al  observar  la  información  anterior,  es  posible  definir  el  concepto  de  “agrobiodiversidad”,  el  cual  puede  ser  entendido  como  la  diversidad  de  organismos  vivos  (incluyendo  microorganismos)  relacionados  a  la  agricultura  y  se  puede  considerar  como  la  variedad  y  variabilidad  entre  tales  organismos  que  son  importantes  para  la  alimentación  y  agricultura  en  su  amplio  sentido  y  asociado  a  los  cultivos.

La  biotecnología  posee  herramientas  muy  poderosas  que  pueden  contribuir  a  mantener  la  biodiversidad  en  los  sistemas  agrícolas  mediante  el  siguiente  modo:

Contribuye  de  forma  eficiente  a  la  administración  y  conservación  ex  situ  (fuera  del  lugar  original)  de  los  recursos  genéticos  (material  genético  heredable  que  posee  un  valor  real  o  potencial)  permitiendo  preservar  el  material  biológico  de  forma  artificial,  evitando  su  extinción.

Utilización  de  marcadores  moleculares  (secuencias  de  material  genético  o  ADN  que  se  pueden  rastrear)  para  analizar  la  diversidad  genética  presente  en  colecciones  y  en  terreno.

Tiene  el  potencial  para  proteger  el  mercado  de  variedades  genéticas  tradicionales  y  regionales  a  través  del  monitoreo  de  su  integridad.

Uso  de  marcadores  moleculares  para  mejorar  la  crianza  de  nuevas  variedades  con  la  ayuda  de  los  recursos  genéticos,  con  un  mayor  número  de  marcadores  que  se  relacionen  con  rasgos  específicos  y  de  interés  para  mejorar  el  rendimiento  de  los  cultivos.

Cuenta  con  un  potencial  extraordinario  para  mejorar  la  calidad  nutricional  de  los  alimentos  y  la  sustentabilidad  de  la  producción  por  explotación  de  los  recursos  genéticos  no  disponibles  en  la  crianza  tradicional.

Recursos genéticos y beneficios para el agro

Está  demostrado  que  los  recursos  genéticos,  su  distribución  e  historia  evolutiva  están  determinados  por  las  condiciones  ambientales  específicas  de  sus  hábitats,  significando  que  cualquier  alteración, ya  sea  natural  o  antrópica,  se  traducirá  en  cambios  en  la  biodiversidad  del  sitio.  Su  diversidad  puede  cambiar  por  procesos  de  degradación  de  los  suelos,  debido  a  la  tala  de  bosques,  erosión  por  una  alta  actividad  agrícola  y  explotación  no  sustentable  de  las  tierras.  Por  lo  tanto,  el  estudio  de  ambientes  naturales  y  antrópicos  es  una  herramienta  fundamental  para  el  bio-descubrimiento.  Más  aún,  el  estudio  de  ambientes  prístinos  puede  traducirse  en  el  descubrimiento  de  nuevos  recursos  genéticos,  que  deriven  en  aplicaciones  de  alta  utilidad  y  beneficio  para  la  agroindustria  y  su  consecuente  impacto  biotecnológico  y  económico.  Por  lo  tanto,  es  importante hoy  recuperar  y  conservar  dichos  recursos  genéticos  con  la  finalidad  de  evitar  su  extinción,  y  generar  una  pérdida  importante  a  nivel  ecológico,  científico  y  biotecnológico.

Adicionalmente,  la  mayoría  de  los  programas  de  conservación  de  recursos  genéticos  se  enfocan  en  plantas,  animales  e  insectos,  y  escasamente  en  los  microorganismos,  siendo  sólo  un  pequeño  grupo  de  ellos  identificados  y  mucho  menos  utilizados,  por  lo  que  explotar  recursos  genéticos  microbianos  ofrece  una  oportunidad  importante que  permitirá  generar  mayor  conocimiento  científico,  conservar  dichos  recursos,  desarrollar  nuevos  productos  y  servicios,  y  favorecer  nuevas  aplicaciones  agrícolas  para  aumentar  los  rendimientos  de  producción  de  alimentos  de  origen  vegetal.

En  el  año  2011,  Business  Communication  Co.  estimó  que  el  mercado  global  de  microorganismos  y  sus  productos  posee  un  mercado  por  un  valor  de  156.000  millones  de  dólares,  proyectándose  para  el  año  2016  un  valor  de  259.000  millones  de  dólares  con  una  tasa  de  crecimiento  anual  de  10,7%;  considerando  diferentes  tipos  de  bio-productos,  como  por  ejemplo  enzimas  para  la  industria  química,  productos  biológicos  para  la  agricultura  y  nuevos  fármacos,  entre  otros.  Aún  más,  en  los  últimos  años  muchas  pequeñas  compañías  de  bio-descubrimiento  han  sido  sistemáticamente  adquiridas  por  grandes  empresas  que  buscan  ampliar  su  negocio  mediante  la  adquisición  de  conocimientos  específicos,  principalmente  en  el  área  de  biológicos  para  el  agro  y  tecnologías  biocatalíticas.  Por  lo  tanto,  la  bio-prospección  (  búsqueda  sistemática  de  nuevos  bio-productos,  ya  sea  utilizando  al  organismo  completo  o  sólo  una  parte),  identificación  y  evaluación  de  propiedades  de  los  organismos  para  su  explotación,  se  ha  convertido  en  un  aporte  importante  para  la  biotecnología  y,  principalmente,  para  la  agricultura.

El  uso  de  recursos  genéticos  ofrecería  a  la  agricultura  múltiples  productos,  los  cuales  incluyen:

Desarrollo  de  biofertilizantes: están  basados  en  el  uso de  microorganismos  que  promueven  y  benefician  la  nutrición  y  el  desarrollo  de  las  plantas.  Se  trata  de  microorganismos  del  suelo  que  se  asocian  de  manera  natural  a  las  raíces  de  las  plantas  de  una  forma  más  o  menos  íntima.  Ellos  facilitarían,  de  manera  directa  o  indirecta,  la  disponibilidad  de  determinados  nutrientes  tales  como  nitrógeno,  fósforo  y  agua.  Algunos  de  estos  microorganismos  se  podrían  combinar,  resultando  en  efectos  sinérgicos  cuando  se  aplican  de  manera  conjunta.  Su  utilización  originaría  procesos  rápidos,  que  consumen  poca  energía  y  no  contaminan  el  medio  ambiente.  Además,  los  biofertilizantes  ayudarían  a  la  recuperación  de  los  terrenos  marginales  para  su  aprovechamiento  agrícola  y  forestal.

Desarrollo  de  bioestimulantes:  muchos  microorganismos  del  suelo  tienen  la  habilidad  de  estimular  el  crecimiento  de  las  plantas.  Con  la  intención  de  disminuir  los  fertilizantes  químicos,  el  uso  de  microorganismos  con  efecto  benéfico  sobre  las  plantas  tiene  un  potencial  considerable  como  bioestimulantes  y  como  agentes  de  biocontrol.  Estos  microorganismos  generan  sustancias  conocidas  como  promotores  del  crecimiento  vegetal  (PGP,  del  inglés,  Plant  Growth  Promoters).  Estas  sustancias  mejoran  la  salud  y  desarrollo  de  las  plantas,  promoviendo  mayores  rendimientos  y  mejor  calidad  de  los  cultivos,  y  son  más  efectivos  e  inocuos  que  los  fertilizantes  químicos.  Son  sustancias  producidas,  principalmente,  por  bacterias  de  vida  libre  que  se  localizan  muy  cerca  o  adentro  de  las  raíces  de  las  plantas  y  que  tienen  un  efecto  benéfico  sobre  el  crecimiento  de  estas.  Estas  bacterias  se  han  encontrado  asociadas  a  las  raíces  de  numerosas  plantas.

Desarrollo  de  biopesticidas:  corresponden  a  agentes  que  controlan  pestes  y  están  basados  en  microorganismos  o  productos  derivados  de  estos,  que  tienen  como  finalidad  proteger  los  cultivos  contra  insectos,  hongos,  bacterias,  virus,  malezas  y  nematodos.  Pueden  reemplazar  a  los  pesticidas  químicos  que  actualmente  son  empleados  y  que  representan  serios  problemas,  tales  como  la  muerte  de  insectos  y  plantas  benéficas;  provocan  la  contaminación  de  los  suelos  y  el  agua,  lo  cual  afecta  a  otros  hábitats,  daña  la  vida  salvaje  y  altera  la  diversidad  biológica;  tienen  un  alto  impacto  en  la  salud  humana,  ya  que  generarían  cáncer  debido  al  uso  de  pesticidas  órganofosforados;  permiten  el  desarrollo  de  pestes  resistentes  a  pesticidas  químicos;  y  se  acumulan  en  los  alimentos  que  posteriormente  son  consumidos  por  humanos  y  animales,  alterando  su  salud.

Al  emplear  biopesticidas,  se  superan  varias  de  estas  barreras  y  permitiría  producir  alimentos  saludables  e  inocuos.

Dos iniciativas en Chile

Dentro  del  contexto científico,  ecológico  y  cultural,  Chile  es  considerado  un  laboratorio  natural  debido  a  la  complejidad  y  diversidad  de  sus  ambientes  naturales.  Esto  incluye  el  desierto  más  árido  del  mundo,  zonas  de  alta  actividad  geotérmica,  sitios  con  bajas  temperaturas,  glaciares  y  una  amplia  diversidad  de  ambientes  en  donde  se  realizan  prácticas  de  cultivo  utilizando  conocimiento  ancestral.  Estos  ambientes  poseen  un  alto  endemismo  (especies  sólo  presentes  en  forma  natural  en  Chile)  y  variedades  o  razas  localmente  adaptadas,  lo  que  determina  una  gran  riqueza  dada  por  la  variabilidad  y  diversidad  genética  de  las  especies  presentes  en  el  territorio  nacional.  Además,  cuenta  con  una  amplia  diversidad  genética  intraespecífica  de  especies  que  ratifican  lo  anterior,  como  es  el  caso  de  la  papa,  el  maíz,  el  poroto,  Alstroemeria  y  Fragaria  chiloensis  y  de  especies  del  bosque  nativo  como  Nothofagus,  Austrocedrus,  Fitzroya  cupressoides,  entre  otros.

Dentro  de  este  contexto, la  promoción  de  una  colección  de  cultivos  microbianos  chilena  enfocada  a  la  agricultura  es  importante,  ya  que  conservará  los  microorganismos  encargados  del  reciclaje  de  compuestos  y  elementos  que  son  esenciales  para  otros  sistemas  biológicos,  debido  a  que  mantienen  fértiles  las  condiciones  del  suelo  y  que  permite  la  continua  existencia  de  plantas  y  animales.  Además,  permitiría  la  búsqueda,  desarrollo  y  conservación  de  nuevos  biofertilizantes,  bioestimulantes  y  biopesticidas,  necesarios  para  el  desarrollo  de  alimentos  libres  de  componentes  nocivos  para  la  salud  y  el  ambiente,  con  altos  rendimientos  de  producción,  impactando  positivamente  la  industria  chilena  en  el  sector  alimentario. Actualmente,  la  Organización  Mundial  de  la  Propiedad Intelectual  (OMPI),  en  el  año  2012  designó  al  Instituto  de  Investigaciones  Agropecuarias  (INIA)  del  Ministerio  de  Agricultura,  como  autoridad  internacional  de  depósito  de  microorganismos,  según  el  Tratado  de  Budapest,  reconociéndose  la  Colección  Chilena  de  Recursos  Genéticos  Microbianos  (CChRGM),  y  transformándose  Chile  en  el  primer  país  latinoamericano  encargado  de  almacenar  microorganismos,  y  uno  de  los  23  países  a  nivel  mundial.  Este   Banco  de  Recursos  Genéticos  Microbianos,  ubicado  en  el  Centro  Regional  de  Investigación  del  INIA  Quilamapu  (Chillán),  tiene  carácter  público  y  contiene  varios  miles  de  microorganismos  entre  hongos,  bacterias  y  nematodos.   Además,  cuenta  con  servicios  que  consisten  en: preservación   de  microorganismos,  por  métodos  de  criopreservación,  ya  sea  por  un  tiempo  convenido  o  ilimitado;  intercambio de  microorganismos  con  instituciones  públicas  y  privadas;  y  facilitación   de  microorganismos  para  usos  de  investigación,  generación  de productos  biotecnológicos,  o  emprendimiento  privado.  Consideramos  que  esta  colección  de  cultivos  microbianos  es  un  ejemplo  para  seguir  y  modelo  para  el  desarrollo  sustentable.

Es  importante  destacar  que,  de  acuerdo  con  reportes  realizados  por  el  Banco  Mundial,  las  comunidades  indígenas  en  el  mundo  albergan  alrededor  del  80%  de  biodiversidad  global.  Esto  indica  la  necesidad  de  preservar  dichos  recursos  genéticos  microbianos,  con  la  finalidad  de  evitar  su  extinción.  En  el  año  2008,  Chile  inició  su  participación  en  los  Sistemas  Importantes  del  Patrimonio  Agrícola  Mundial  (SIPAM),  iniciativa  impulsada  por  la  FAO  y  que  es  desarrollada  en  nuestro  país  en  el  Archipiélago  de  Chiloé.  Esta  iniciativa,  busca  proteger  y  valorizar  la  agrobiodiversidad,  los  recursos  genéticos  nativos  y  localmente  adaptados,  los  conocimientos  y  prácticas  tradicionales  y  la  identidad  cultural.  Con  estos  propósitos,  la  iniciativa  continuará  trabajando  en  otras  regiones  y  territorios  del  país  que  cumplan  con  los  criterios  de  un  sitio  SIPAM,  esto  es,  sistemas  agrícolas  con  una  alta  biodiversidad;  que  sean  el  medio  de  sustento  de  comunidades  campesinas;  que  posea  biodiversidad  y  recursos  genéticos  de  importancia  local,  nacional  y  mundial;  que  sean  agroecosistemas  manejados  con  conocimientos  tradicionales;  que  provean  de  bienes  y  servicios  y  que  cuenten  con  una  alta  diversidad  de  paisajes  y  de  valor  estético,  como  es  el  caso  de  la  agrobiodiversidad  asociada  a  cultivos  de  comunidades  aymaras.

La  Iniciativa  SIPAM  es  una  estrategia  para  implementar  la  política  del  Ministerio  de  Agricultura  relacionada  con  el  rescate,  protección  y  valorización  del  patrimonio  natural  y  cultural  de  un  territorio  y  de  la  identidad  cultural  ligada  a  la  agricultura  familiar  campesina  que  lo  utiliza  como  su  medio  de  subsistencia  y  que  puede  ser  empleada  en  otros  sectores  del  país.

Revisando  los  ejemplos  mencionados  previamente,  queda  en  manifiesto  que  los  recursos  genéticos  son  considerados  fundamentales  para  el  desarrollo  sustentable  de  la  agricultura  en  Chile,  y  tienen  un  alto  potencial  para  generar  respuestas  a  nuevos  desafíos  y  oportunidades  de  la  agricultura,  la  alimentación  y  la  industria,  así  como  para  satisfacer  las  necesidades  de  los  chilenos  relacionadas  con  la  alimentación  y  la  agricultura.

Escrita por: Freddy Boehmwald, Coordinador desarrollo de Bioproductos de UC DavisChile.