SCIENCE / AGRICULTURE - USA Y EL MUNDO

Preparando los cultivos para un mañana más cálido

Dos diseños rivales de bioquímica de plantas compiten por dominar el mundo. Uno, llamado C3 por del número de átomos de carbono en los azúcares iniciales que forma, es viejo, pero todavía dominante. El arroz es una planta C3. El otro, llamado C4, es más nuevo en la historia evolutiva, y ahora cuenta con alrededor de 21% del "mercado" de la fotosíntesis. El maíz es una planta C4. Cuando hace calor, el mecanismo de C3 se vuelve ineficiente en la absorción de dióxido de carbono del aire, pero en un clima fresco, C4 deja de funcionar por completo. Por lo tanto, a primera vista parece como si el calentamiento global debiera beneficiar a C4.

Sin dudas, a pleno sol y cálidas temperaturas, las plantas C4 crecen más rápido que las C3 y necesitan menos fertilizante nitrogenado. En esas condiciones, un cultivo C4 como el maíz o la caña de azúcar puede lograr un mayor rendimiento y tolerar mejor las sequías que un grano como el trigo o el arroz. De las 86 especies de plantas que suministran la mayor parte de los alimentos del mundo, sólo un puñado son C4, pero dominan la agricultura tropical: los principales son el maíz, la caña de azúcar, el mijo y el sorgo.

Sin embargo, no es tan sencillo. Sorprendentemente, la estrategia de C4 primero se volvió común en las repetidas edades de hielo que comenzaron hace cuatro millones de años. Eso se debió a que las edades de hielo fueron una época muy seca en los trópicos y los niveles de carbono eran muy bajos, cerca de la mitad de los niveles actuales. Las plantas C4 son mejores en captar dióxido de carbono (la fuente de carbono para los azúcares) del aire y desperdician mucha menos agua al hacerlo. En cada período de frío glacial, los bosques dieron paso a praderas estacionales en una gran escala. Sólo cerca de 4% de las especies de plantas usan C4, pero casi la mitad de todos los pastos lo hacen, y estos que las C4. Cerca de 500 experimentos por separado confirman que, si los niveles de dióxido de carbono se duplican desde los niveles preindustriales, los rendimientos del arroz y el trigo crecerán en promedio 36% y 33%, mientras que los del trigo se elevarán sólo 24%.

Otra complicación es que C4 tiene una participación mayor del mercado de las malas hierbas. De las 18 malezas más pestilentes que perjudican a los agricultores, 14 son C4. Por lo tanto, en igualdad de condiciones, y en especial en regiones templadas donde dominan las C3, la batalla contra las malezas debería ser más fácil a medida que aumentan los niveles de dióxido de carbono, porque los cultivos C3 pueden acelerar su crecimiento más de lo que pueden las malas hierbas C4.

El año pasado, Qing Zeng, del Instituto de Ciencia del Suelo, en Nanjing, y sus colegas publicaron la primera prueba de esta predicción en una granja real. Mediante la emisión de dióxido de carbono sobre las parcelas de arroz, enriquecieron el aire a casi el doble del nivel ambiental de dióxido de carbono. Luego midieron la tasa de crecimiento tanto del arroz como de la peor maleza, la echinochloa, una planta herbácea de tipo C4, en las parcelas experimentales, comparada con las parcelas de control cercanas.

El peso de las espigas de arroz mejoró en 37,6%, mientras que el crecimiento de la echinochloa se redujo en realidad en 47,9%, debido a que el vigoroso arroz proyectó sombra sobre las malas hierbas. Así, la buena noticia es que, en general, el aumento de los niveles de dióxido de carbono ayuda un poco a los cultivos (principalmente C3) que compiten con las malas hierbas (sobre todo C4) y no al revés.

Sin embargo, esa enorme ventaja de rendimiento de las plantas C4 en climas cálidos sugiere un obvio próximo objetivo para los cultivadores de plantas.

Teniendo en cuenta que la mayor parte del arroz crece en los países cálidos, jugar con sus genes para convertirlo en una planta C4 podría impulsar su rendimiento en 50% y reducir su necesidad de nitrógeno, lo que transformaría el suministro mundial de alimentos. Ese es el objetivo del C4 Rice Project, en el Instituto Internacional de Investigación del Arroz en Filipinas. Está entusiasmado por el hecho de que la "tecnología" C4 ha surgido de forma natural en muchas líneas de plantas diferentes, así que ¿por qué no meterla también en el arroz?