Microbiomas de Plantas Ingeniería – Protegiendo los Cultivos con Bacterias

Un Mundo Oculto

Durante mucho tiempo, las ciencias biológicas se centraron exclusivamente en el organismo “principal”, ya sea el cuerpo humano o una mazorca de maíz. Pero con el aumento del conocimiento, toda la complejidad del mundo vivo se hizo visible.

Ahora entendemos que casi todo organismo complejo existe en simbiosis con un “microbioma”, una población compleja y cambiante de microbios y hongos. El microbioma es ahora reconocido como un factor clave en la salud humana, especialmente el microbioma intestinal.

Fuente: NIH.gov

De manera similar, la salud de las plantas está profundamente vinculada al microbioma del suelo e incluso a los microbios dentro de la propia planta.

Estos pueden mejorar la nutrición de la planta, el suministro de agua y, quizás más importante, ayudar a proteger la planta contra plagas y enfermedades.

Fuente: Energy.gov

¿Se Puede Cambiar el Microbioma?

Al estar compuesto por cientos o incluso miles de especies microbianas, los microbiomas son inmensamente complejos. Esto hace que su estudio sea una tarea difícil, y determinar cómo es un microbioma “saludable” a veces resulta complicado.

Una forma algo cruda de “mejorar” un microbioma es añadiendo organismos extra a él. Esto es lo que tratamientos probióticos hacen para humanos y animales. Y lo que la adición de bacterias fijadoras de nitrógeno o micorrizas al suelo intenta replicar en la agricultura. Puede dar buenos resultados si el microbioma está muy alterado, pero puede ser de utilidad mínima o nula si el microbioma ya está establecido.

Otro enfoque puede ser alimentar al microbioma, ayudándolo a equilibrarse al proporcionar los microbios “correctos”. En la salud humana, este es el enfoque de los prebióticos. Puede ser muy exitoso, ya que permite que el microbioma se equilibre de forma natural, al ofrecerle las condiciones adecuadas para hacerlo.

Esto puede ser mucho más difícil de lograr para las plantas, donde el microbioma está en el suelo o incluso dentro de la planta.

Prebióticos Agrícolas

Una colaboración internacional entre investigadores de China, Australia y Austria podría tener la solución. Se centraron en el arroz, una fuente vital de alimento para miles de millones de personas, pero estos resultados podrían ampliarse a otros cultivos clave.

Descubrieron que la producción bioquímica de lignina por la planta puede modular la población de bacterias beneficiosas. La lignina es un polímero que se encuentra en las paredes celulares de las plantas y es abundante en la madera.

Más específicamente, hallaron un gen específico responsable de la biosíntesis de lignina. Desactivar este gen reduce la población de bacterias beneficiosas. Por el contrario, expresar más de lo normal este gen aumenta la proporción de bacterias beneficiosas en el microbioma.

(las modificaciones genéticas cambiaron la producción de ácido 4‑hidroxicinámico / 4‑HCA / ácido p‑cumarico, lo que impacta la población de bacterias del orden Pseudomonadales)

Fuente: Nature

Esto abre el camino a un nuevo tipo de cultivos transgénicos. En lugar de producir una toxina como muchas plantas transgénicas comerciales actuales, como el arroz modificado (u otros cultivos), fomentaría un microbioma bacteriano más sano y diverso.

Mayor Protección contra Enfermedades

La mejora en la composición del microbioma tuvo un impacto directo en la salud del cultivo. La variedad de arroz genéticamente modificada fue más resistente a la roya bacteriana (Xanthomonas oryzae), una causa importante de pérdidas de cultivos en Asia.

Normalmente, su control se realiza con pesticidas. Un microbioma más saludable puede ayudar a reducir el uso de dichos pesticidas. Y protege contra enfermedades de manera más dinámica y sostenible que el uso de transgénicos químicos o productores de toxinas.

¿Opciones sin OGM?

Es posible que también se adopte un enfoque sin OGM. La variedad de arroz podría ser seleccionada por su producción de 4‑HCA, y luego probarse la salud de su microbioma.

Esto puede abrir el campo a nuevos métodos de mejoramiento para desarrollar variedades de arroz que requieran menos pesticidas para ser productivas.

También sería necesario llevar este descubrimiento a países y regiones enteras como la UE, que restringen el uso comercial de OGM.

Acciones de Microbioma Agrícola

1. Corteva Agriscience

CTVA Gráfico de precios

Una de las mayores compañías en el campo de los biostimulantes, de los cuales los prebióticos vegetales son una subcategoría, es Corteva Agriscience. La empresa era la rama agronómica del gigante químico DowDuPont hasta que se escindió como compañía independiente.

Fuente: Corteva Agriscience

La compañía está muy involucrada en llevar robótica, drones y IA a la agricultura. También promueve prácticas agrícolas más ecológicas y sostenibles, como la siembra directa, la rotación de cultivos, el uso dirigido de pesticidas, la adaptación al cambio climático, la limitación de la erosión del suelo, los cultivos de cobertura e incluso feromonas para afectar el comportamiento de los insectos, etc.

Fuente: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer es tanto una compañía farmacéutica como un importante proveedor del sector agrícola desde su adquisición de Monsanto, líder en pesticidas y cultivos transgénicos.

Decir que la adquisición no salió bien es quedarse corto. Monsanto se ha convertido en el objetivo de decenas de miles de demandas por los posibles vínculos entre el cáncer y su pesticida insignia, el glifosato (conocido comercialmente como Roundup).

Los costos crecientes de estas demandas y los daños a la reputación que las acompañan han reducido el precio de la acción de la compañía. Ahora, con un nuevo CEO, Bayer podría pronto dividirse en 2 o 3 compañías diferentes, separando el negocio farmacéutico del negocio agronómico.

Fuente: Fortune.com

Aun así, el departamento de Ciencias de los Cultivos de Bayer es líder mundial en OGM, y podría aprovechar esta experiencia para desarrollar una nueva variedad de arroz y otros cultivos clave que mejoren el microbioma del suelo. Esto podría resultar tanto rentable como una buena forma de intentar reparar la imagen empañada de la empresa.

El departamento agrícola de Bayer también es un importante inversor en startups agrícolas y un fuerte innovador.

Fuente: Bayer

Es notable que Bayer firmó una asociación con Microsoft (MSFT ) para combinar el sistema de gestión de datos Azur de la gigante tecnológica con la experiencia de Bayer en el uso de datos de satélites, sensores de campo, drones, equipos de campo y sensores de suelo para crear granjas verdaderamente modernas y conectadas.

Fuente: Bayer

También es líder en variedades de semillas y edición genética en plantas, con más de 500 nuevas variedades de cultivos en su pipeline (y 250 nuevos registros de cultivos en 2022).

Fuente: Bayer

Empresas de Microbioma Agrícola

Empresas más pequeñas que aún no cotizan en bolsa están trabajando directamente en el tema del microbioma vegetal.

Lavie-Bio

La compañía está trabajando en 6 productos diferentes en su pipeline, incluido uno en asociación con Corteva Agriscience.

Fuente: Lavie-Bio

Un producto ya ha alcanzado la etapa de comercialización, vendido bajo la marca Yalos™.

Yalos y la tecnología de Lavie-Bio se centran principalmente en cepas propietarias de bacterias capaces de ayudar a impulsar la productividad de los cultivos.

Microendo

La empresa mexicana produce un biofertilizante adaptado a cada cultivo.

Para ello recogen y utilizan el microbioma existente de las plantas. Esto incluye microbios presentes dentro de la planta.

Fuente: Microendo

IndigoAg

Los investigadores de la compañía analizan plantas que están rindiendo mejor que sus vecinas, buscando ventajas microbianas que puedan replicarse en campos enteros. Estos microbios naturales se ensamblan luego en una formulación comercial para impulsar campos que sufren de microbiomas dañados o agotados.

Fuente: Indigo

IndigoAg también está activa en el campo de los certificados de créditos de carbono para agricultores.

AgBiome

AgBiome se centra en microbios que matan hongos y que pueden ayudar a proteger los cultivos de enfermedades fúngicas.

Para ello, desarrolló su propia colección de cepas microbianas totalmente secuenciadas (la plataforma GENESIS  – Sistema de Identificación de Genes y Cepas). Puede usarse en la agricultura, pero también para todas las demás posibles aplicaciones del microbioma, como usos industriales y la salud animal y humana.

Fuente: AgBiome

Pivot Bio

Un papel clave de los microbiomas del suelo es albergar bacterias fijadoras de nitrógeno, que toman nitrógeno del aire y lo convierten en fertilizante.

Sin embargo, estas bacterias normalmente solo funcionan con cultivos leguminosos.

Fuente: Pivot Bio

Pivot Bio ha desarrollado los primeros microbios fijadores de nitrógeno para cultivos de cereales.

Podría reemplazar el fertilizante nitrogenado sintético, producido a partir de combustibles fósiles, con una solución orgánica y neutra en carbono.

Biome Makers

Biome Makers ha creado la base de datos más grande del mundo de microbiomas del suelo, con 14 millones de referencias taxonómicas usando NGS (Secuenciación de Nueva Generación), de 188 cultivos en más de 50 países.

Le permite utilizar su tecnología BeCrop® Test para mejorar la salud del suelo, los rendimientos agrícolas y reducir costos (como el uso innecesario de fertilizante, por ejemplo).

Fuente: Biome Maker