El cambio climático, la sequía, el aumento de la temperatura y otros factores estresantes ponen en peligro la sostenibilidad agrícola, el zinc puede ser la solución
Investigadores han descubierto que el zinc juega un papel crucial en el proceso de fijación de nitrógeno en las leguminosas. Este hallazgo, junto con el regulador transcripcional Fixación Bajo Nitrato (FUN), podría revolucionar la agricultura basada en leguminosas al optimizar la eficiencia de los cultivos y reducir la dependencia de fertilizantes sintéticos. Al comprender cómo el zinc y FUN regulan la fijación de nitrógeno, los investigadores podrían mejorar la entrega de nitrógeno, mejorar los rendimientos de los cultivos y promover prácticas agrícolas más sostenibles.
El nuevo conocimiento sobre el zinc puede cambiar la forma en que cultivamos los cultivos, ya que las plantas pueden ser más resistentes al clima. Esto significa que la planta puede adquirir una mayor tolerancia a condiciones climáticas extremas, lo que no solo garantiza un rendimiento de cultivo más estable, sino que también reduce la necesidad de fertilizantes artificiales y permite el cultivo de leguminosas en nuevas áreas anteriormente inadecuadas.
“Las bacterias pueden cooperar con las leguminosas para fijar nitrógeno del aire en los nódulos de la raíz. Sin embargo, los nódulos son sensibles a influencias ambientales como la temperatura, la sequía, las inundaciones, la salinidad del suelo y las altas concentraciones de nitrógeno en el suelo,” explica el Profesor Asistente y autor principal del estudio, Jieshun Lin.
El zinc y la fijación del nitrógeno
Investigadores de la Universidad de Aarhus, Dinamarca, en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid y el European Synchrotron Radiation Facility en Francia, han descubierto que las leguminosas utilizan el zinc como una señal secundaria para integrar factores ambientales y regular la eficiencia de la fijación de nitrógeno. En el estudio publicado en Nature, los investigadores descubrieron que FUN es un nuevo tipo de sensor de zinc, que decodifica las señales de zinc en los nódulos y regula la fijación de nitrógeno.
“Es verdaderamente notable descubrir el papel del zinc como una señal secundaria en las plantas. Es un micronutriente vital, y nunca antes se había considerado como una señal. Después de examinar más de 150.000 plantas, finalmente identificamos el sensor de zinc FUN, arrojando luz sobre este fascinante aspecto de la biología de las plantas», Jieshun Lin explica.
En este estudio, el investigador identifica que FUN es un importante factor de transcripción que controla la descomposición de los nódulos cuando las concentraciones de nitrógeno en el suelo son altas: “FUN está regulado por un mecanismo peculiar que monitorea directamente los niveles de zinc en las células y mostramos que FUN se inactiva por el zinc en grandes estructuras filamentosas y se libera en la forma activa cuando los niveles de zinc son bajos”, el Profesor Kasper Røjkjær Andersen explica.
Desde una perspectiva agrícola, la fijación continua de nitrógeno podría ser un rasgo beneficioso que aumenta la disponibilidad de nitrógeno, tanto para la leguminosa como para los cultivos co-cultivados o futuros que dependen del nitrógeno que queda en el suelo después de cultivar leguminosas. Esto ayuda a sentar las bases para futuras investigaciones que proporcionen nuevas formas de administrar nuestros sistemas agrícolas y reducir el uso de fertilizantes nitrogenados y su impacto en el medio ambiente.
Las implicaciones de esta investigación son significativas. Al comprender cómo el zinc y FUN regulan la fijación de nitrógeno, los investigadores están desarrollando estrategias para optimizar este proceso en cultivos de leguminosas. Esto podría llevar a una mayor entrega de nitrógeno, mejorando los rendimientos de los cultivos y reduciendo la necesidad de fertilizantes sintéticos, que tienen costos ambientales y económicos.
Los investigadores están investigando los mecanismos de cómo se generan y decodifican las señales de zinc por FUN. Esperan aplicar estos nuevos descubrimientos a cultivos de leguminosas como las habichuelas y la soja.
REFERENCIA
Zinc mediates control of nitrogen fixation via transcription factor filamentation
Imagen: El equipo de investigación se reunió en las instalaciones del laboratorio en la Universidad de Aarhus. Foto: Helene Eriksen
