En los invernaderos experimentales de la Universidad de California en Davis, rodeado de macetas con arroz y trigo, se desarrolla una innovación con potencial disruptivo para la agricultura global.
Un equipo liderado por el profesor Eduardo Blumwald logró desarrollar trigo capaz de estimular la generación de su propio fertilizante nitrogenado, un avance biotecnológico que podría modificar de forma estructural los costos, la eficiencia productiva y el impacto ambiental de los cereales.
El desarrollo se basa en una edición genética de alta precisión mediante CRISPR, orientada a potenciar un mecanismo biológico ya presente en las plantas. En lugar de incorporar genes externos, los investigadores activaron rutas metabólicas internas para que el trigo libere en el suelo mayores cantidades de un compuesto natural que estimula bacterias beneficiosas. Estas bacterias convierten el nitrógeno atmosférico en formas asimilables por la planta, replicando parcialmente el proceso de fijación biológica de nitrógeno característico de las leguminosas.
El nitrógeno es un factor crítico para la seguridad alimentaria y la rentabilidad agrícola. El trigo, segundo cereal más cultivado del planeta, consume aproximadamente el 18% de los fertilizantes nitrogenados utilizados a nivel mundial. De acuerdo con la FAO, la producción global superó las 800 millones de toneladas en 2020. Sin embargo, la eficiencia del uso del nitrógeno es limitada: solo entre 30% y 50% del fertilizante aplicado es absorbido por el cultivo, mientras el resto se pierde por lixiviación o volatilización, generando costos económicos y ambientales significativos.
Además, la fabricación de fertilizantes nitrogenados depende en gran medida del gas natural, lo que expone a los productores a la volatilidad de los mercados energéticos y a presiones regulatorias por emisiones de gases de efecto invernadero. En ese contexto, la propuesta de UC Davis apunta a reducir la dependencia de insumos externos mediante una solución biológica integrada al cultivo.
La estrategia científica del equipo evitó un obstáculo histórico. En lugar de intentar que el trigo forme nódulos radiculares, los investigadores analizaron más de 2.800 compuestos producidos naturalmente por las plantas. Identificaron cerca de veinte con capacidad de inducir la formación de biofilms bacterianos, estructuras que generan microambientes de bajo oxígeno donde la enzima nitrogenasa puede funcionar de manera eficiente.
El compuesto seleccionado fue la apigenina, un flavonoide que el trigo ya sintetiza en pequeñas cantidades. Mediante CRISPR, el genoma fue editado para incrementar su producción y exudación al suelo. El resultado es un trigo que actúa como facilitador biológico, promoviendo la actividad de bacterias fijadoras de nitrógeno en su rizosfera.
Los ensayos mostraron que el trigo modificado alcanzó mayores rendimientos bajo condiciones de baja disponibilidad de nitrógeno. Paralelamente, los análisis microbiológicos confirmaron un aumento significativo en la actividad bacteriana asociada a las raíces. Hiromi Tajima, primera autora del estudio, validó experimentalmente el rol de la apigenina en la formación de biofilms y en la fijación efectiva de nitrógeno.
Desde una perspectiva comercial, el impacto potencial es considerable. En Estados Unidos, el gasto en fertilizantes alcanzó unos 36 mil millones de dólares en 2023, según el USDA. Una reducción del 10% implicaría ahorros superiores a mil millones de dólares anuales. En regiones con agricultura de subsistencia, como África subsahariana, el beneficio sería aún más estratégico al permitir mejorar rendimientos sin incrementar costos.
El estudio fue publicado en Plant Biotechnology Journal y cuenta con una solicitud de patente gestionada por la Universidad de California. Recibió financiamiento de Bayer Crop Science y de la Will Lester Endowment. El equipo integra especialistas en genética vegetal, microbiología de suelos y biotecnología aplicada, con un objetivo claro: avanzar hacia sistemas productivos más eficientes, rentables y ambientalmente sostenibles.
Más que un avance técnico, este trigo inaugura un nuevo paradigma: cultivos que interactúan activamente con la biología del suelo para optimizar recursos, reducir insumos y redefinir la agricultura del futuro.