Una hormona vegetal para facilitar cultivos en el espacio
Biólogos de plantas de la Universidad de Zurich han demostrado que la hormona vegetal strigolactona puede hacer posible cultivar en el espacio y otros mundos.
En su estudio, biólogos de plantas de la Universidad de Zurich constataron que la hormona vegetal strigolactona apoya la simbiosis entre los hongos y las raíces de las plantas, lo que fomenta su crecimiento, incluso en las condiciones difíciles que se encuentran en el espacio.
La perspectiva de la colonización y las expediciones espaciales humanas a largo plazo plantean el problema de proporcionar alimentos de forma sostenible para las personas en el espacio. Una posible respuesta es cultivar cultivos in situ. Sin embargo, los suelos en la Luna y en otros planetas son más bajos en nutrientes en comparación con el suelo basado en la Tierra. La alternativa, transportar el suelo rico en nutrientes y los fertilizantes al espacio, tiene un alto costo económico y ecológico.
Buscando una posible solución, el grupo de investigación que trabajó con Lorenzo Borghi de la Universidad de Zurich y Marcel Egli de la Universidad de Ciencias y Artes Aplicadas de Lucerna, se concentró en el proceso de la micorriza, una asociación simbiótica entre los hongos y las raíces de las plantas. En esta simbiosis, las hifas fúngicas suministran a las raíces de la planta agua, nitrógeno, fosfatos y oligoelementos adicionales del suelo. A cambio, obtienen acceso al azúcar y la grasa que produce la planta.
Esta simbiosis es estimulada por hormonas de la familia de las estrigolactonas, que la mayoría de las plantas segregan en el suelo alrededor de sus raíces. El proceso de micorrización puede aumentar considerablemente el crecimiento de las plantas y, por lo tanto, mejorar sustancialmente los rendimientos de los cultivos, especialmente en suelos con bajo contenido de nutrientes.
En el espacio, las plantas cultivadas no solo tendrían que lidiar con suelos con bajos nutrientes, sino también con condiciones de microgravedad, es decir, con una gravedad cercana a cero. Con el fin de investigar la influencia de dicho entorno en el crecimiento de las plantas, los investigadores cultivaron petunias y hongos micorrízicos en condiciones simuladas de baja gravedad. Las petunias proporcionan un organismo modelo para las plantas de la familia de las solanáceas, que incluyen, por ejemplo, tomates, patatas y berenjenas.
Los experimentos revelaron que la microgravedad dificultaba la micorrización y, por lo tanto, reducía la captación de nutrientes de las petunias del suelo. Pero la hormona vegetal strigolactona puede contrarrestar este efecto negativo. A pesar de las condiciones de microgravedad, las plantas que secretaban altos niveles de estrigolactona y hongos que los investigadores habían tratado con una hormona sintética de la estrigolactona podían prosperar en el suelo con bajos nutrientes.
"Para que cultivos como los tomates y las patatas crezcan en las difíciles condiciones del espacio, es necesario alentar la formación de micorrizas", resume en un comunicado el investigador Lorenzo Borghi, que lideró el estudio. "Esto parece ser posible usando la hormona estrigolactona. Nuestros hallazgos pueden allanar el camino para el cultivo exitoso en el espacio de los tipos de plantas que cultivamos en la Tierra".
La perspectiva de la colonización y las expediciones espaciales humanas a largo plazo plantean el problema de proporcionar alimentos de forma sostenible para las personas en el espacio. Una posible respuesta es cultivar cultivos in situ. Sin embargo, los suelos en la Luna y en otros planetas son más bajos en nutrientes en comparación con el suelo basado en la Tierra. La alternativa, transportar el suelo rico en nutrientes y los fertilizantes al espacio, tiene un alto costo económico y ecológico.
Buscando una posible solución, el grupo de investigación que trabajó con Lorenzo Borghi de la Universidad de Zurich y Marcel Egli de la Universidad de Ciencias y Artes Aplicadas de Lucerna, se concentró en el proceso de la micorriza, una asociación simbiótica entre los hongos y las raíces de las plantas. En esta simbiosis, las hifas fúngicas suministran a las raíces de la planta agua, nitrógeno, fosfatos y oligoelementos adicionales del suelo. A cambio, obtienen acceso al azúcar y la grasa que produce la planta.
Esta simbiosis es estimulada por hormonas de la familia de las estrigolactonas, que la mayoría de las plantas segregan en el suelo alrededor de sus raíces. El proceso de micorrización puede aumentar considerablemente el crecimiento de las plantas y, por lo tanto, mejorar sustancialmente los rendimientos de los cultivos, especialmente en suelos con bajo contenido de nutrientes.
En el espacio, las plantas cultivadas no solo tendrían que lidiar con suelos con bajos nutrientes, sino también con condiciones de microgravedad, es decir, con una gravedad cercana a cero. Con el fin de investigar la influencia de dicho entorno en el crecimiento de las plantas, los investigadores cultivaron petunias y hongos micorrízicos en condiciones simuladas de baja gravedad. Las petunias proporcionan un organismo modelo para las plantas de la familia de las solanáceas, que incluyen, por ejemplo, tomates, patatas y berenjenas.
Los experimentos revelaron que la microgravedad dificultaba la micorrización y, por lo tanto, reducía la captación de nutrientes de las petunias del suelo. Pero la hormona vegetal strigolactona puede contrarrestar este efecto negativo. A pesar de las condiciones de microgravedad, las plantas que secretaban altos niveles de estrigolactona y hongos que los investigadores habían tratado con una hormona sintética de la estrigolactona podían prosperar en el suelo con bajos nutrientes.
"Para que cultivos como los tomates y las patatas crezcan en las difíciles condiciones del espacio, es necesario alentar la formación de micorrizas", resume en un comunicado el investigador Lorenzo Borghi, que lideró el estudio. "Esto parece ser posible usando la hormona estrigolactona. Nuestros hallazgos pueden allanar el camino para el cultivo exitoso en el espacio de los tipos de plantas que cultivamos en la Tierra".
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