El desierto de Atacama es uno de los sitios más áridos del mundo, condición relacionada directamente con la escasez de agua, generada no solo por la falta de lluvias, sino también como consecuencia de la baja humedad del suelo, su permeabilidad y evaporación.

Los altos niveles de radiación ultravioleta, la exposición prolongada a la luz solar, las elevadas temperaturas, la baja humedad atmosférica, las bajas o casi nulas concentraciones de carbono en el suelo y la presencia de fuertes condiciones oxidantes y elementos tóxicos, hacen de este desierto un ambiente extremo. Sin embargo, aún bajo estos rigurosos factores ambientales, se desarrollan microorganismos que poseen una maquinaria celular naturalmente adaptada a condiciones físicas y geoquímicas que pueden ser consideradas perjudiciales para el ser humano.

A la fecha, se han documentado varios registros microbiológicos de este lugar, que muestran la singularidad y riqueza de su biodiversidad. Esta juega un papel fundamental en el correcto funcionamiento del ecosistema. Evidencia microbiológica ha revelado la presencia de bacterias, hongos, arqueas y algas en diferentes áreas de este desierto, demostrando no solo la diversidad y ecología de estos microorganismos, sino también revelando las estrategias de adaptación a los ecosistemas y el prometedor potencial biotecnológico que albergan.

En este contexto, se han realizado diferentes estudios para la detección y caracterización de compuestos con propiedades antimicrobianas, antiinflamatorias, antitumorales, antivirales, insecticidas e inmunosupresoras, de bacterias y hongos aislados. Estos ejemplos revelan que el Desierto de Atacama tiene un grupo importante de compuestos biológicos que pueden ser explotados biotecnológicamente.

EL DESAFÍO DE PRODUCIR

Las condiciones ambientales excepcionales que posee la Región de Arica y Parinacota permiten el cultivo de hortalizas durante todo el año, asegurando el abastecimiento de los mercados de la zona central de Chile en el invierno.

Pero no todo es miel sobre hojuelas y la agricultura en el extremo norte enfrenta a diario el desafío de producir en suelos hostiles. En esta región las precipitaciones anuales en la costa son bajas, fluctuando entre los 0 y 3 mm/ año. Además, la escasez de humedad determina una fuerte amplitud térmica entre el día y la noche, lo que provoca condiciones aún más secas, con una mala composición del suelo y una flora y fauna reducidas. Todo lo anterior, unido a que los recursos hídricos están influenciados por la actividad geotérmica de la Cordillera de los Andes, presentando altas concentraciones de sales, boro y arsénico, lo que reduce la calidad del agua útil para las actividades humanas y agrícolas.

A pesar de sus condiciones limitantes, el extremo norte se caracteriza principalmente por la producción de tomate, maíz y aceitunas, entre otros tipos de cultivos como alfalfa, orégano y frutas subtropicales. Estas plantas están asociadas con comunidades microbianas que viven sobre y dentro de sus tejidos (microbioma vegetal), contribuyendo al crecimiento vegetal, a la tolerancia al estrés y la supresión de enfermedades por fitopatógenos o la degradación de compuestos xenobióticos en el suelo, lo que les permite sobrevivir a las condiciones extremas que prevalecen en esta región.

Si bien se han aislado diferentes microorganismos de distintos lugares del Desierto de Atacama, las bacterias y hongos benéficos asociados a cultivos en esta región han sido pobremente descritos, aunque se estima que existen comunidades microbianas con un alto potencial científico y económico. Éstas podrían ser empleadas para caracterizar la interacción de la planta-microorganismo en condiciones salinobóricas, para identificar los mecanismos de adaptación a este tipo de ambientes y para la explotación de nuevos compuestos naturales con fines biotecnológicos.

USO DE MICROORGANISMOS

Las altas concentraciones de sales y boro, así como los diversos factores ambientales extremos, generan estrés y dificultan la sobrevivencia de los cultivos en la Región de Arica y Parinacota. Como respuesta a esto, los productores han intentado durante años mejorar la calidad de sus suelos y la productividad de sus cultivos. A pesar de estos esfuerzos, el uso indiscriminado de agroquímicos ha generado el desarrollo de plagas resistentes y las plantas se han vuelto susceptibles a enfermedades infecciosas causadas por distintos organismos fitopatógenos agresivos, traducido en una menor producción, con altos niveles de residuos tóxicos para los seres humanos, animales y el medio ambiente.

Es en este contexto que se origina la oportunidad de trabajar en el desarrollo de productos que permitan a los cultivos crecer en condiciones adversas, sin la necesidad del uso de altas cantidades de pesticidas. La alternativa más prometedora para lograrlo es el uso de compuestos de origen biológico o bioproductos.

A pesar de que en el mercado existen bioestimulantes para favorecer el crecimiento de los cultivos, biofertilizantes para aportarles nutrientes y biocontroladores y controlar las distintas enfermedades, estos han sido diseñados para condiciones productivas muy disímiles a la realidad del norte de Chile. De ahí la necesidad de contar con productos desarrollados específicamente para zonas desérticas. Fue así como el equipo de UC Davis Chile, junto a investigadores de la Universidad de Tarapacá, apostaron por microorganismos endémicos del norte del país, adaptados naturalmente a este tipo de ambientes.

En el 2017 el equipo de investigadores comenzó a trabajar en el desarrollo de la Plataforma de Bioproductos de microorganismos del Desierto de Atacama. Durante meses se tomaron muestras de plantas ancestrales, aislándose más de 400 prospectos microbianos, los cuales fueron caracterizados en base a sus propiedades benéficas para plantas.

Más adelante se trabajó en su caracterización a través de ensayos en laboratorio, identificando su funcionalidad, lo que permitió llegar a una lista de alto interés, escogiendo finalmente, en la primera etapa, una bacteria conocida como Pseudomonas lini cepa S57, que a nivel de laboratorio cumplía con todo lo que se estaba buscando inicialmente. Se seleccionó de una colección de cultivos caracterizados funcionalmente, donde cada uno posee propiedades particulares que podrían resultar interesantes de explotar, existiendo un potencial enorme de aplicaciones y nuevos usos para distintas industrias.

PSEUDOMONAS LINI CEPA S57

Como se mencionó anteriormente, la bacteria Pseudomonas lini cepa S57 fue seleccionada desde un grupo importante de microorganismos, que incluyen hongos y bacterias que fueron aislados de diferentes muestras y localidades de la región.

Esta bacteria posee propiedades bioestimulantes, ya que tiene la capacidad de fijar nitrógeno (permite la captación del nitrógeno gaseoso que se encuentra en el aire y lo hace disponible para la planta), solubiliza fosfato inorgánico (permite absorber el fosfato que se encuentra en el suelo y que la planta no es capaz de absorber por sí sola), produce sideróforos (que permiten captar el hierro del suelo y lo transforman en una forma que la planta pueda absorber), y produce auxinas (fitohormona que se relaciona directamente con un aumento en el desarrollo de la planta). Además, los estudios corroboran que esta cepa aumenta el crecimiento de la parte aérea de plantas de tomate microtom (variedad de tomate enano, no comestible, cuyo ciclo de vida es acotado, lo que permite estudios en periodos de tiempo cortos).

Los estudios in vitro realizados revelaron la actividad biofungicida de la bacteria Pseudomonas lini cepa S57, la cual tiene una amplia gama de acción biocontroladora, inhibiendo el crecimiento de diversos hongos fitopatógenos, que incluyen Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum, Monilinia fructicola, Geotrichum candidum, Alternaria sp. y Macrophomina phaseolina.

Actualmente, las actividades bioestimulante y biofungicida se encuentran en etapa de validación, mientras se trabaja con los resultados del laboratorio en campos de la Región de Arica y Parinacota, donde las condiciones salinobóricas son elevadas. Es importante mencionar que se han desarrollado diversas formulaciones, tanto líquidas como granulares, en las cuales la funcionalidad de la bacteria Pseudomonas lini cepa S57 ha permanecido prácticamente inalterada en el tiempo.

 Este bioproducto, debido a sus características y aplicabilidad, podría ser exportable a diversas zonas con condiciones edafo-climáticas similares a las del extremo norte del Desierto de Atacama, como son el sur de Perú o Bolivia, entre otros. Sin embargo, sus proyecciones no terminan ahí, también se espera poder evaluar su funcionalidad en el resto de las zonas agrícolas del país, particularmente en aquellas que por distintos factores presentan tendencia a salinizarse y desertificarse dejando obsoletos los productos tradicionales.

En la etapa más reciente del trabajo mencionado, tanto el equipo de UC Davis Chile como el de la Universidad de Tarapacá evaluaron la conveniencia de solicitar ante el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INAPI) dos patentes de invención para Pseudomonas lini cepa S57, una como bioestimulante y otra como biocontrolador en condiciones salinobóricas.

Con esta gestión se busca poder valorar el desarrollo logrado y facilitar que empresas interesadas en la elaboración de bioproductos puedan acceder a la tecnología y ofrecer al mercado nuevas alternativas, adaptadas a nuevos escenarios. De este modo, el acercamiento con empresas agroquímicas y de bioproductos ya se ha iniciado y se espera que en el corto plazo se pueda contar con un producto comercial que cuente con la funcionalidad deseable en ambientes áridos y semi-áridos, disminuyendo la carga de pesticidas sobre los cultivos de hortalizas y frutas contribuyendo con un ambiente productivo más eficiente y sustentable con el medio ambiente.

Por:
Patricio Muñoz, Bioquímico y Doctor en Biotecnología Investigador UC Davis Chile

La sequía se ha convertido en el principal tema a tratar en países como Chile y Estados Unidos, especialmente en California. Ambas partes enfocan sus esfuerzos en cómo enfrentar este fenómeno climático que ya es parte de nuestra realidad. Sin embargo, existe una gran traba: no se anticipan al problema, es más bien una reacción a la emergencia.

Durante la última sequía que enfrentó California, Daniele Zaccaria, PhD, especialista en riego y manejo hídrico del sistema de Cooperative Extension de UC Davis, manejó la respuesta de esta entidad. “Hicimos mucho trabajo en dos años y después, en 2016, que fue un año húmedo, todos se olvidaron. Este es el tiempo en que tenemos que hacer el trabajo para estar preparados. Los años en que no hay déficit de agua es cuando debemos hacer la investigación, porque de otra forma siempre es reaccionar a la emergencia”, indica el experto, quien detalla el trabajo que realizaron.

Hicieron una investigación de los últimos años de déficit de riego, cuyos resultados fueron extraídos y puestos a disposición a través de webminars de expertos, para posteriormente realizar alrededor de 25 publicaciones. Corresponde a un material que se encuentra disponible de manera online, en el que diferentes expertos entregan recomendaciones a los agricultores sobre cómo manejar el cultivo durante la sequía y minimizar daños.

De esta manera se ha avanzado en tener conocimiento sobre cómo enfrentar este fenómeno climático. Sin embargo, a su juicio, se puede hacer más creando material de preparación.

PREPARACIÓN CON INDICADORES
La sequía ya no es una emergencia en California, sino un fenómeno que ocurre hace muchos años. Por ello es que a juicio de Zaccaria el modelo debe modificarse y no contar con un trabajo de respuesta, sino con uno que les permita estar preparados. Es así como se encuentra trabajando con indicadores bioclimáticos, cuyo uso permite observar en el tiempo que el clima está cambiando.

Según recuerda, los modelos actuales se están utilizando desde hace unos cuarenta años y se basan en la lluvia y temperatura. “Los cultivos nunca están considerados, por lo que estamos haciendo un esfuerzo para incluirlos y poder observar en los indicadores la demanda de agua. De este modo, si la temperatura sube y las lluvias disminuyen, cuál es la respuesta del cultivo”, comenta y agrega que están utilizando indicadores de las Naciones Unidas para la organización de agricultura, que de alguna manera incluyen al cultivo. Sin embargo pudieron ver que no es adecuado para California, por lo que se encuentran desarrollando y probando indicadores propios.

En el enfrentamiento contra la sequía, en paralelo con este tipo de investigaciones y preparaciones, un elemento vital es la eficiencia del riego. ¿Pero qué se necesita realmente para lograrla?

LA BASE DE LA EFICIENCIA
Contar con un buen sistema de riego, es decir, que entregue agua de manera uniforme a los árboles, es la base para hacer un uso eficiente del recurso hídrico. Se trata de sistemas que deben estar bien diseñados y mantenidos, para después pensar en un tipo de herramientas distinto. Así lo explica Allan Fulton, asesor de Riego y Recursos Hídricos de la Red de Extensión Cooperativa de la Universidad de California, quien agrega que sin eso las otras formas de mejora no van a ser efectivas.

“Si tienes un buen sistema de riego y entiendes cómo preocuparte de él y cómo usarlo, el próximo paso es buscar herramientas o fuentes de información que te ayuden a decidir y a responder preguntas como cuándo empezar a regar, cada cuánto hacerlo, cuánta agua aplicar y cuándo parar”, explica.

Hoy en día el escenario que se vive tanto en Chile como en California obliga a los agricultores a seguir creciendo con sus cultivos pero con menos agua. Allí es precisamente donde este tipo de herramientas adquieren vital relevancia, tecnologías que a juicio de Fulton pueden generar una separación de las tradiciones de riego. Puede que un productor esté acostumbrado a regar ciertos días o de determinada manera, pero pensar estas tecnologías, para lo que se requiere una mente abierta, pueden cambiar esos paradigmas: le harán tomar nuevas decisiones de cuándo regar y en qué cantidad, basándose en cómo cambia el clima.

Respecto a cómo California ha trabajado esta eficiencia bajo el escenario de sequía que se vive, señala que por décadas se han utilizado sistemas de aspersión y microaspersión. Agrega que ahora el desafío pasa por manejar la variabilidad del suelo, por lo que se encuentran diseñando sistemas que en estos términos se adapten mejor.

Junto con el acceso a tecnologías de riego, otro elemento vital para mejorar la eficiencia pasa por la información, área donde también existe trabajo por hacer.

INFORMACIÓN ACTUAL Y UNA MEJOR DECISIÓN
Daniele Zaccaria ha trabajado con agricultores de California, Europa y el norte de África. En base a estas experiencias una de las conclusiones que saca es que el cerebro es el mejor modelo para, con la información que poseen, llegar a las soluciones más convenientes. Así es que el desafío entonces pasa por mejorar la información que se les entrega.

“Si nosotros mejoramos la información y dejamos que los agricultores la procesen, creo que es el mejor escenario. Lo que trato de decir es que no necesitamos tomar la decisión por ellos en términos de investigación, tenemos que proveerles información más actual y dejarlos tomar la decisión. Creo que ahora hay mucho énfasis en tecnología y la gente piensa que ésta dará todas las respuestas, pero es sólo una parte. Hay mucho esfuerzo que tenemos que hacer en educación y en cómo podemos usar la tecnología y la información”, aclara y añade que si bien los agricultores pueden hacer un mejor trabajo con mejor información y educación, al mismo tiempo se debe mejorar la distribución e infraestructura del agua.

Chile y California no sólo comparten las condiciones climáticas sino también, en los últimos años, la sequía que los afecta. Ambas partes cuentan además con tareas pendientes que permitirían contar con la ansiada y necesaria eficiencia. Es hora de trabajar en ello y poder actuar de forma preventiva y no reactiva.

En la actualidad, Chile es el primer exportador de vinos del nuevo mundo, y el cuarto exportador a nivel global, sólo superado por países con antigua trayectoria vitivinícola, como Francia, España e Italia. Esto nos enorgullece como país, y en más de alguna ocasión ha sido usado como tarjeta de presentación. Sin embargo, y aunque nuestra aislada localización tiende a jugarnos a favor, los problemas que afectan a los viñedos más destacados del mundo, también se encuentran en nuestras tierras. Uno de las más importantes son las enfermedades de la madera.

Esta silenciosa afección comienza por la colonización de ciertas familias de hongos en las vides, que pueden entrar a la planta por medio de heridas, las cuales son mucho más frecuentes durante la época de poda, justo cuando hay mayor humedad. Estas enfermedades han sido reportadas como el mayor problema de la industria del vino a nivel mundial, pues causan un decrecimiento dramático en la productividad y longevidad del viñedo, afectando además la calidad del producto.

A partir del estudio realizado en 2013 por el doctor Gonzalo Díaz, académico de la U. de Talca y colaborador de la U. de California, Davis en Chile (UC Davis Chile), se estimó que en el país el 22% de los viñedos, con plantas en torno a los ocho y diez años, estaban afectados por enfermedades de la madera. Sin embargo, como el porcentaje de infección aumenta de manera exponencial, se calcula que cerca de un 75% de los viñedos estarían afectados en la actualidad. Teniendo Chile más de 182 mil hectáreas productivas, este problema puede considerarse de carácter urgente.

LOS CAUSANTES

En el mundo no existe cura para estas enfermedades. Si una planta o un cuartel posee gran incidencia de estos hongos, deben arrancarse las vides infectadas para evitar contagio, lo que involucra altos costos de replante y una baja en la producción. Existen, sin embargo, sistemas preventivos que involucran metodologías específicas de poda y recubrimiento de heridas en las plantas. De esta forma, se intenta evitar la colonización de los hongos. No obstante, no son del todo eficaces debido a la imposibilidad práctica de aplicación en viñedos de gran escala. Además, estos productos no siempre brindan una protección de las heridas por el tiempo en el cual aún se encuentran susceptibles.

Junto a VSPT Wine Group y la Universidad de Talca, UC Davis Chile comenzó el 2015 un proyecto para conocer las principales familias de hongos que producen estas enfermedades en el país. Luego del cultivo de variadas muestras de vides enfermas con diferentes sintomatologías, pudimos encontrar los hongos asociados con mayor frecuencia de cada uno de los síntomas evaluados en Chile. La familia de las Botryosphaereaceas (de la que Diplodia seriata y Neofussicoccum parvum son parte) es una de las causantes de la enfermedad del brazo muerto de la vid (o BDA, del inglés Black Dead Arm). Mientras que Phaeomoniella chlamydospora y Phaeoacremonium aleophylum originan la puntuación necrótica y, dada su alta incidencia en plantas enfermas, hongos del género Inocutis spp. podrían estar asociados a pudriciones blandas, aunque requiere de mayor estudio, puesto que aún falta por determinar si es un patógeno de las vides.

EN BUSCA DE NUEVAS SOLUCIONES

Los resultados dieron pie a una nueva etapa en el proyecto: la búsqueda de nuevas soluciones que permitieran prevenir de forma efectiva estas enfermedades en el país. Una de las dificultades es que los hongos patógenos se encuentran dentro de la vid. Por lo tanto, los fungicidas que no penetran el tejido vegetal no sirven. Afortunadamente, no sólo viven hongos patógenos dentro de las vides, por lo que la estrategia del proyecto fue encontrar microorganismos que suelen vivir dentro de las plantas (endófitos) o que coexisten en contacto directo con ella (epífitos) y que pueden protegerla de las enfermedades de la madera. El equipo de investigación tomó muestras de distintas localidades chilenas: desde viñedos ancestrales en un valle de la Región de Arica y Parinacota hasta viñedos comerciales en el Maule. De estas muestras se obtuvieron variados hongos endófitos y epífitos.

Los hongos aislados se evaluaron frente a los patógenos que producen las enfermedades de la madera en Chile. Esta estrategia es de gran relevancia, ya que los hongos que la producen en nuestro país no son necesariamente los mismos que generan similar sintomatología en viñedos de otras localidades, como California o Europa.

Así, en el laboratorio, se pusieron frente a frente los patógenos y los hongos endófitos y epífitos encontrados para evaluar biocontrol. Se eligieron diez candidatos que muestran capacidad para inhibir crecimiento de los hongos patógenos (capacidad antagonista). Cabe destacar que el comportamiento de los hongos en condiciones de laboratorio puede no ser el mismo que en plantas en campo. Ensayos de gran escala pueden tener distinta eficiencia a la observada en condiciones controladas. Para minimizar esta situación, se realizaron ensayos en donde se situaban ambos hongos en diferentes matrices, desde agar (gelatina) con extractos de vides, hasta material de poda. En cada uno de ellos se evaluó la capacidad de controlar al patógeno.

Los resultados han sido excelentes, con hongos que no sólo detienen el avance de los principales causantes de estas enfermedades, sino que también son capaces de depredarlos (mecanismo de antagonismo llamado micoparasitismo) e, incluso, detener la germinación de sus esporas, evitando la colonización temprana del tejido de la planta. El próximo paso será escalar las pruebas a nivel de vivero y en campo, teniendo especial cuidado de no afectar el proceso productivo rutinario ni el manejo estándar en ninguna de las dos instancias.

En el proceso de producción de bioproducto, además, es necesario asegurar que el microorganismo contenido se mantenga viable en el envase y en el ambiente por un tiempo adecuado. Para esto realizamos diversas pruebas, como determinación de su permanencia en el suelo y en el interior de la planta tratada. En este punto, la formulación juega un rol clave: aditivos pueden mejorar la estabilidad del producto para que no pierda su eficacia, aún cuando sea mantenido en bodega por un tiempo prolongado. Existen también aditivos tipo protectores UV que pueden proteger al microorganismo de la radiación UV, la cual afecta directamente su viabilidad. En síntesis, el objetivo es generar un producto que cumpla con las necesidades del consumidor final.

EL CAMINO DE LOS BIOPRODUCTOS

El camino en la generación de un bioproducto continúa. En Chile, algunos productos para el control de plagas que utilizan microorganismos como “ingrediente principal” han logrado registrarse en el Servicio Agrícola y Ganadero (SAG). Así, posteriormente, pueden acceder a una evaluación y autorización del plaguicida.  Hasta 2018, los plaguicidas biológicos seguían el mismo sistema de evaluación que cualquier plaguicida químico de importación o de producción local. En la base de datos pública del SAG, el 2,4% de los productos registrados y autorizados son plaguicidas biológicos. De ellos, el 52% son fabricados en Chile, por lo que la producción y el mercado nacional de biocontroladores ha ido creciendo.

En general, los bioplaguicidas han aumentado sus ventas debido a la creciente necesidad mundial de bajar la huella ambiental producida por la agricultura intensiva y que los alimentos no tengan residuos químicos. Ya en el 2018, la empresa de investigación Business to Business (B2B) Markets and Markets había predicho una tasa de crecimiento anual de un 15% en esta industria entre el 2016 y 2022.

La legislación internacional también ayudó a potenciar el mercado de bioinsumos y biopesticidas. En 2009, la Unión Europea generó una directiva para la eliminación gradual de una serie de pesticidas químicos usados ampliamente en la agricultura. Esto dio paso a una nueva generación de productos más amigables con el medioambiente.

Pese a este escenario favorable, surgen nuevas preguntas: ¿Los microorganismos que se están utilizando como bioplaguicidas afectan el microecosistema que rodea a la planta? ¿Pueden transformarse en patógenos? La ventaja del proyecto de UC Davis Chile con VSPT Wine Group y la U. de Talca es que los hongos aislados con mejores resultados fueron obtenidos de las mismas vides. Aunque aún debe ser evaluado, existen altas probabilidades de que estos hongos benéficos fortifiquen a las plantas con sus propios microorganismos.

En definitiva, este trabajo entre grupos de investigación -UC Davis Chile y la Universidad de Talca-, una empresa -VSPT Wine Group- y agricultores demuestra que la colaboración permite generar soluciones reales a problemas concretos del mundo productivo. No sólo bastó con encontrar microorganismos con potencial antagonista (biodescubrimiento) y evaluarlos, sino que nuestro objetivo es generar un bioproducto para la industria.

Por: Isidora Silva, Asistente de Investigación. U. de California, Davis en Chile (UC Davis Chile) y Álvaro Castro, Ph.D. Coordinador I+D. UC Davis Chile

Los cultivos están sometidos a diversas situaciones de estrés generadas por las condiciones ambientales, como radiación UV, altas y bajas temperaturas, congelación, sequía, salinidad, presencia de metales pesados e hipoxia. A estas condiciones desfavorables, en su conjunto, se las designa como estrés abiótico y generan efectos negativos en la productividad agrícola: los cultivos se enfrentan a una presión externa adversa generada por el ambiente, la cual altera su crecimiento y desarrollo. Entre estos factores, la disminución en la disponibilidad de agua -a causa de sequías y de la salinidad-es uno de los componentes más importantes.

EL EFECTO DEL DÉFICIT HÍDRICO

La salinidad ocurre por procesos naturales o es inducida por las actividades humanas (antrópicas) y resulta en la acumulación de sales disueltas en el suelo y agua. La salinidad natural es un proceso a largo plazo e involucra eventos climáticos, como ruptura de rocas y su consecuente liberación de sales como cloruros de sodio, calcio y magnesio y deposición de sales oceánicas a través del viento y la lluvia. Mientras que la salinidad inducida por el ser humano es consecuencia, principalmente, de las alteraciones hidrológicas a causa del reemplazo de la vegetación perenne por cultivos anuales, y a esquemas de irrigación que emplean agua rica en sales o que tienen un drenaje insuficiente.

Más aún, el problema de las sequías es omnipresente y perjudicial económicamente. Si bien la sequía y la salinidad son factores diferentes, los mecanismos de respuesta de los cultivos frente a ellos son muy similares, y afectan negativamente a las plantas en cada aspecto de su fisiología y metabolismo:

•Alteran los niveles de fitohormonas, lo cual modifica la morfología vegetal y reduce el crecimiento, por ejemplo, a través del aumento en la síntesis de etileno;

•Interrumpen la fotosíntesis y disminuyen los niveles de clorofila;

•Producen toxicidad metabólica y aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS, del inglés Reactive Oxygen Species), que dañan las estructuras celulares;

•Generan un desbalance nutricional debido a la pérdida del control en la asimilación de nutrientes desde la raíz y su transporte al resto de la planta.

Como consecuencia, los cultivos sufren un menor crecimiento y mayor envejecimiento vegetal, clorosis (amarillamiento de hojas debido a la pérdida de clorofila), muerte de tejidos, pérdida de la funcionalidad de la planta y, por tanto, disminución en productividad.

Para enfrentar esta situación, se ha intentado desarrollar transgénicos y cultivares tolerantes al déficit hídrico a través de la hibridación de cultivos particulares. Sin embargo, existen brechas importantes en el entendimiento de los mecanismos genéticos, bioquímicos, y fisiológicos de las plantas en respuesta a este tipo de estrés, además de la falta de conocimiento de las verdaderas determinantes de la tolerancia. Sumado a lo anterior, los altos costos y tiempos necesarios para su desarrollo, dificultan la generación de este tipo de cultivos. No obstante, estudios recientes indican que los microorganismos podrían ayudar a las plantas a enfrentar el estrés abiótico.

AYUDA DESDE UN MUNDOINVISIBLE

Los microorganismos -principalmente hongos y bacterias- son capaces de colonizar tanto la superficie de las estructuras vegetales (epífitos), como su interior (endófitos), generando comunidades ecológicas que influyen en el crecimiento, desarrollo y productividad de una planta. Estos microorganismos cuentan con enormes capacidades metabólicas que permitirían mitigar el estrés abiótico, a través de una modulación local y sistémica de la planta. Esto lo logran mediante la producción de sustancias que promueven el crecimiento de pelos radiculares, los cuales facilitan la captación de nutrientes, y de otras moléculas que ayudan a su asimilación.

Las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPR (del inglés Plant Growth Promoting Rhizobacteria) son bacterias benéficas que viven asociadas a la raíz o en sus cercanías. Éstas, gracias a la activación de una tolerancia sistémica inducida que promueve cambios físicos y químicos en la planta, generan los mayores efectos de tolerancia al estrés abiótico, mejorando su productividad e, incluso, estimulando su inmunidad.

Los estudios avalan el apoyo desde el mundo invisible. El laboratorio del doctor Venkatesan Sundaresan, de la Universidad de California, Davis (UC Davis), ha estudiado los mecanismos asociados al reclutamiento de microorganismos en plantas de arroz. La finalidad es entender cómo estas comunidades microbianas impactan el desempeño y rendimiento de los cultivos. También analizan las variaciones de estas poblaciones en respuesta a situaciones de estrés abiótico y cómo estos cambios beneficiarían a las plantas de arroz.

El grupo de investigadores del doctor Devin Coleman-Derr, de UC Berkeley, ha empleado técnicas dependiente e independiente de cultivo para caracterizar las comunidades PGPR en Sorghum bicolor, una especie de gramínea con potencial de materia prima y de biocombustible. Intenta identificar la maquinaria PGPR que ayudaría  a mejorar los rendimientos de los cultivos y que serviría como blanco potencial para favorecer la respuesta de la planta a estrés abiótico.

A la fecha, se han descrito varios mecanismos en PGPR que, en conjunto, estimularían la  tolerancia a estrés abiótico en plantas (Figura 2), incluyendo:

• Producción de fitohormonas, tales como auxinas (IAA), citoquininas, giberelinas y ácido abscísico que, por ejemplo, favorecen el crecimiento de las raíces y la tolerancia al estrés salino.
• Generación de 1-aminociclo propano-1-carboxilato (ACC) desaminasa, una enzima importante que reduce los niveles de etileno en la raíz.
• Estimulación de la producción de compuestos que contienen nitrógeno (aminoácidos, amidas, iminoácidos, proteínas, aminas cuaternarias y poliaminas), los cuales actúan como agentes protectores de las estructuras celulares, son fuente de carbono y nitrógeno, aumentan la actividad de enzimas, y ayudan a mantener las condiciones de equilibrio intracelular.
• Activación de mecanismos antioxidantes más efectivos para combatir la producción de ROS en la planta.
• Favorecimiento de la captación de nutrientes. Por ejemplo, a través de la solubilización de fosfatos inorgánicos del suelo mediante la liberación de ácidos orgánicos.
• Liberación de compuestos orgánicos volátiles, los cuales generan un efecto positivo en la biomasa vegetal y activan la tolerancia sistémica inducida.
• Generación de EPS (exopolisacáridos), los cuales mantienen el suelo humectado y aumentan la tolerancia a situaciones de déficit de agua.

ATACAMA: FUENTE DE MICROORGANISMOS

El desierto de Atacama es considerado el desierto más árido del planeta y se extiende desde la Región de Arica y Parinacota hasta el norte de la Región de Coquimbo. Particularmente, la XV Región es de gran interés, ya que cuenta con una actividad agrícola concentrada en los valles costeros y cuya producción está orientada a los mercados de la zona central. Dentro de sus productos agrícolas destacan el tomate y el maíz de consumo fresco y cultivos de papa, olivos, pimentón, entre otros. En esta zona existen áreas cultivables con altas concentraciones salinbóricas, alta radiación solar y un proceso de salinización creciente. En síntesis, estos cultivos están sometidos a una fuerte presión generada por distintas fuentes de estrés abiótico.

Estos cultivos nos hace pensar, ¿cuentan con microorganismos asociados que los ayuden a enfrentar situaciones de estrés? En este contexto, la Universidad de Tarapacá en conjunto a UC Davis Chile están estudiando las comunidades microbianas asociadas a cultivos de alfalfa, maíz, orégano y papa. Estas comunidades están naturalmente adaptadas a crecer en condiciones de estrés abiótico y otorgarían a los cultivos esa misma capacidad; además, generarían buenos rendimientos de producción.

Lograr la identificación de comunidades PGPR de esta región no sólo brinda la posibilidad de estudiar los mecanismos que ayudan a que estos cultivos sean productivos. Además, ofrecen la oportunidad de desarrollar nuevos bioproductos de uso agrícola, que funcionen óptimamente en zonas donde las condiciones ambientales limitan la producción de los cultivos. Esto es importante, ya que los bioinsumos actuales presentan una actividad limitada, debido al estrés al cual están sometidos en la región. Por lo tanto, es necesario generar soluciones que incorporen microorganismos nativos o endémicos de ambientes áridos, de modo que los bioproductos sean eficientes y efectivos a estas condiciones.

Escrito por: Patricio Muñoz, Investigador Posdoctoral UC Davis Chile – UTA

El año 2016 la industria de ciruelas deshidratadas exportó US$ 158 millones y para el presente año pretende llegar a los US$ 220 millones, es por ello que el sector se reunirá el miércoles 8 de noviembre de 2017, en el Centro de Convenciones Monticello, en el marco de la 5ta Expo Ciruelas Secas, uno de los congresos más relevantes del rubro a nivel mundial.

El director ejecutivo de ChilePrunes, Andrés Rodríguez comentó “este año, el foco de la expo estará puesto en el desafío de la calidad vista en 360º; sus desafíos e implicancias, visto por cada uno de los involucrados en la cadena de valor, las visiones de productores, procesadores e importadores. También haremos referencia a aspectos comerciales y conoceremos la experiencia de venta en los mercados de destino y las lecciones que ha dejado esta temporada”.

El congreso contará con importantes expositores internacionales como Pedro Torrijos, director para Latinoamérica de Importaco, quien ha expresado que “la calidad es el único camino hacia el liderazgo” y Bill Krueger, especialista en producción de ciruelas de la UC Davis de EEUU, quien mostrará la exitosa experiencia de California.

La industria lechera tiene una larga lista de desafíos, que van de lo urgente, como pueden ser los precios que reciben los productores, a las perspectivas de largo plazo, y que tienen que ver con la propia concepción del negocio.

Enfrentar todas y cada una de sus interrogantes es la forma de garantizar la sustentabilidad del sector. Por eso la UC Davis Chile realizó un seminario en el que se analizó a la industria lechera en su conjunto. Robert Cussen, presiente del Consorcio Lechero, indicó que uno de los principales desafíos pasa por la sustentabilidad económica, social y ambiental. “Nuestra actividad es la que provee los mayores puestos de trabajo.

Según la FAO, hay 150 millones de familias involucradas en la producción de leche, lo que equivale a que un 13% de la población mundial está involucrada con la producción, procesamiento o en alguna parte de la cadena láctea relacionada directamente”.

Por su parte Moshe Rosenberg, de la UC Davis de Estados Unidos, planteó la relevancia de la tecnología en el mejoramiento de la calidad, competitividad y valor de los productos lácteos. “Si quisiéramos maximizar los beneficios nutricionales de la leche, debemos asegurar que los productores y procesadores tengan buenos resultados económicos”.

El mensaje fue que la industria debe analizar y cuantificar lo que buscan los consumidores realizando estudios de mercados. Por eso los productores deben identificar las oportunidades, para trabajar hacia donde quieren ir. Rosenbergindica que es necesario que tengan programas para producir leche y productos lácteos, los cuales deben ser entregados al mercado, para luego medir la satisfacción de los consumidores. “No es suficiente decir que son buenos para la salud, si no pueden cumplir con las expectativas del mercado tanto tecnológica, organolépticamente y nutricionalmente”.

Los expertos plantean que la industria láctea tiene un porcentaje de rentabilidad muy acotado, lo que genera que los productores deban desarrollar nuevas ventajas competitivas para aumentar la satisfacción de los consumidores y consecuentemente la rentabilidad. Moshe Rosenberg opina que se debe abordar de forma integral el negocio de los lácteos, mejorando la calidad de los productos, y que todo comienza en el campo. Es fundamental la alimentación, salud y bienestar de las vacas, para que esto se vea reflejado en la ordeña. “El animal de producción lechera debe ser económicamente sano”.

A los productores de leche en Chile les queda mucho camino por recorrer, si miran atrás pueden observar lo avanzando en estos años, pero los desafíos no se detienen y es necesario seguir con el desarrollo de la industria.

Actualmente la lechería ha desarrollado un sistema integral de información, para que el consumidor pueda conocer el agua consumida por la vaca, el tipo de alimentación, el clima de la región de producción y el tipo de suelo, factores que se ven reflejados en la estructura de la leche. El especialista de la UC Davis de Estados Unidos indicó que la industria puede producir leche y lácteos más saludables: “un elemento que deben solucionar es el hecho de que la leche es muy baja en ácidos grasos omega -3, por lo que deben trabajar para aumentar y mejorar las condiciones nutricionales”.

Otro desafío que plantea Moshe Rosenberg es el de producir leche alta en proteínas, lo que significa una oportunidad para la industria, ya que es un producto con valor agregado, logrando un sello distintivo en la calidad de los productos lácteos nacionales.

Mucho más que leche

Actualmente Chile produce yogur, leche cultivada, crema, suero en polvo y manjar, destacando la exportación de leche condensada, leche en polvo, mantequilla y queso. En este último producto

Moshe invita a los productores a incluir atributos de calidad, los cuales deben ser incorporados por la industria. “Tienen que aprender a entregar la calidad en forma consistente; para ser exitosos deben aprender a introducir al queso como una variedad de productos alimentarios. Por ejemplo alimentos congelados, microondables, por lo que el queso debe ser capaz de resistir diferentes condiciones sin cambiar su composición”.

Un ejemplo de esto, es la oportunidad de diseñar y desarrollar el concepto de queso terroir chileno. Este es el vínculo único entre la región de la leche y la producción, sumado a las propiedades del queso. “Es un concepto que ha sido exitoso en muchos países europeos, pero aún no en Chile. Es el momento de desarrollar quesos que sean únicos en Chile, representando las preferencias y tradición de los chilenos, destacando la relación única entre una región específica de nuestro país y la calidad de los atributos de quesos producidos”.

Además añade que la industria debe desarrollar productos que destaquen la diversidad ecológica de Chile en la leche y en los productos lácteos. “El procesamiento de la leche chilena debe estar basado en entender la dinámica de la naturaleza y las diferencias entre las regiones en la composición de la leche, propiedades y procesabilidad”.

Otro desafío que plantea el experto es que la industria debe trabajar para aumentar el consumo de leche en el mercado interno. “El consumo de leche y sus derivados en Chile es bajo en comparación a otros países productores. Por lo tanto, para aumentar el consumo de lácteos es muy importante resaltar los atributos nutricionales”.

Moshe Rosenberg hace un llamado a los productores de leche a desarrollar nuevos productos, los cuales pueden ser obtenidos de residuos de algunos procesos, como es el caso del suero de queso, siendo un producto muy rico nutricionalmente y que puede ser utilizado en diversas formas.

Son algunas de las claves de ingreso para nuevos mercados y para consolidar las exportaciones de productos lácteos. La industria láctea nacional se observa a sí misma en pleno desarrollo pero tiene un largo camino por recorrer para llegar a la cima del éxito.

El 21 de abril de 2015 la Universidad de California Davis-Chile inició formalmente su funcionamiento en el país, a través de su Centro de Excelencia que se concretó en el marco del Programa de Atracción de Centros de Excelencia Internacionales de Investigación y Desarrollo impulsado por CORFO.

El Centro contará con un financiamiento de $US 29 millones en el curso de 8 años, del cual un 33% será aportado por CORFO y el resto por UC Davis Chile y sus socios académicos y de la industria agrícola: las universidades de Tarapacá, de Talca y Andrés Bello, junto a las viñas San Pedro y Concha y Toro.

El objetivo de UC Davis Chile es crear una plataforma para el desarrollo de investigación colaborativa entre investigadores de Chile y California, capaz de generar innovaciones que abran oportunidades de negocios en el sector agroalimentario nacional.

Provocar, además, procesos efectivos de transferencia tecnológica entre California y Chile, ya sea a partir de desarrollos actualmente disponibles en Davis como aquellos resultantes de la investigación que se generen con expertos nacionales.

En paralelo, vincular a instituciones chilenas con los programas de formación y generación de capacidades para el desarrollo de investigación aplicada que genere valor a la industria agrícola.

UC Davis Chile centrará sus investigaciones, en una primera etapa, en cuatro áreas estratégicas para la industria agrícola nacional: fitomejoramiento, tecnologías de postcosecha, tecnologías de cambio climático y viticultura & enología.

Cada investigación será fruto de la colaboración entre científicos de Chile y California que junto con aportar su experticia en las líneas de estudio, tendrán a su disposición plataformas y tecnologías de avanzada de la red UC Davis a nivel global.