10 observaciones botánicas que pueden cambiar el mundo

Cuando se trata de grandes noticias científicas, el campo de la botánica, la rama de la biología que se ocupa de la vida vegetal, siempre parece terminar como el niño tímido que se queda afuera. La gente parece tener una imagen de botánicos que incluye a jardineros glorificados adorablemente ancianos que están arrodillados en el suelo con pequeñas espadas mientras plantan flores.

Pero la botánica está en la vanguardia de la ciencia. El campo ayuda a informar y dar forma a aquellos campos más atractivos que captan todas las cámaras y la atención, como la genética, la biotecnología, la paleontología y los estudios sobre el cambio climático. Sin embargo, hay muchas observaciones botánicas que prometen cambiar el mundo hoy.

10Fungi puede aumentar los rendimientos de los cultivos

En 2014, los científicos aprendieron a usar las relaciones simbióticas que las plantas forjan con los hongos para aumentar los rendimientos de los cultivos al mismo tiempo que usan menos fertilizante.

Los científicos han sabido por mucho tiempo que la mayoría de las plantas utilizan hongos beneficiosos en el suelo que las rodea para producir micorrizas (raíces de hongos). Estos hongos poseen filamentos de largo alcance, llamados hifas, que pueden alcanzar nutrientes que las raíces de una planta no pueden alcanzar. Esta relación ayuda a las plantas a recolectar estos nutrientes de manera más eficiente.

Ahora, un equipo de investigadores, dirigido por el Dr. Michael Schultze del Departamento de Biología de York en Inglaterra, ha descubierto una proteína (conocida como "bomba de protones") que actúa como la interfaz entre los hongos y las células de la raíz de la planta. Esto permite que los nutrientes pasen a la planta. Esta observación fue publicada en la revista. La célula vegetal que es producido por la Sociedad Americana de Biólogos Vegetales.

El Dr. Schultze ha declarado que la bomba de protones específica a las micorrizas sería una forma para que los fitomejoradores aumenten los rendimientos de los cultivos, al tiempo que minimizan el uso de fertilizantes, aprovechando el aumento natural de las ganancias de nutrientes. Los fertilizantes minerales son una fuente notoria de problemas ambientales. Pueden conducir a la erosión del suelo y la contaminación de las aguas subterráneas con nitratos y fosfatos. Los altos niveles de nitratos son peligrosos para la salud humana. La contaminación con fosfato conduce al crecimiento excesivo de algas a medida que las algas mueren y extraen oxígeno del agua a medida que se descompone, un proceso llamado eutrofización.

9 Importantes beneficios de la resistencia a las plagas de maíz más allá

Maíz Bt (tratado con la bacteria). bacilo turingiensico) es la conocida variedad de maíz genéticamente modificada que se cría para ser resistente a los gusanos de la raíz del maíz. Estas plagas del medio oeste de los EE. UU. Devastan los cultivos tanto en forma de larvas como de escarabajos adultos. Los gusanos de la raíz del maíz cuestan a los cultivadores más de $ 1 mil millones por año.

El maíz Bt se protege a sí mismo al producir un pesticida llamado BT (que es una toxina bacteriana) dentro de sí mismo. Esto reduce la necesidad de que el maíz sea rociado con pesticidas. Además de los beneficios obvios, los científicos han encontrado que el maíz Bt a menudo supera las expectativas y produce mayores rendimientos de lo esperado.

En 2012, Fred Below y Jason Haegele de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign publicaron un estudio que determinó que el maíz Bt aumenta los rendimientos al aumentar la ingesta de nitrógeno y al mismo tiempo aumentar la eficiencia en el uso de nitrógeno. Al no tener que invertir en estrategias costosas para protegerse contra las plagas, las plantas se encuentran libres para desarrollar sistemas de raíces más sanas y activas, lo que conduce a una mayor producción en todas partes.

El maíz Bt también promete beneficiar a los científicos que investigan sistemas de raíces. Las grandes poblaciones de plantas que crecen juntas, como las plantas de cultivo, pueden producir grandes redes de sistemas de raíces si esas raíces están protegidas de las plagas. Esto proporciona a los investigadores una mayor reserva de recursos con los que trabajar cuando se trata de entender cómo funcionan los sistemas raíz. Esto, a su vez, puede llevar a nuevas vías fructíferas de investigación y desarrollo.

8Robots inspirados por las plantas

Los investigadores de un proyecto financiado por la Unión Europea en el Instituto Italiano de Tecnología están trabajando en una serie de proyectos robóticos avanzados inspirados en lo que parece ser una fuente poco probable: la vida vegetal.

Barbara Mazzolai es la coordinadora del proyecto FP7-PLANTOID, cuyo objetivo es diseñar y crear prototipos de soluciones de hardware y software en el campo de la robótica inspirada en plantas. Esto incluye la forma en que se mueven, sienten el mundo e incluso la forma en que crecen sus raíces. Mientras que muchos ven a las plantas como organismos pasivos que prácticamente no hacen nada, las plantas sí se mueven. Muchas veces este movimiento es en "formas extremadamente eficientes".

El grupo ha desarrollado un prototipo general que pretende hacer uso de las formas en que las plantas interactúan con el mundo. Cuenta con un tronco impreso en 3-D y deja que detecte cosas como la temperatura, la gravedad y la humedad. También tiene un sistema raíz que crece y cambia de dirección según sea necesario. Esta es la primera vez que los científicos buscan plantas para resolver problemas basados ​​en robótica.

Mazzolai y su equipo esperan usar este trabajo en campos tan diversos como la agricultura, la medicina y la exploración espacial. Imaginan futuros robots que podrían caer en un mundo extraño donde se implantarían y usarían información sensorial para adaptarse a entornos hostiles. Otra posibilidad es crear robots quirúrgicos endoscópicos flexibles que puedan viajar a través del cuerpo humano.

El proyecto PLANTOID está respaldado por € 1,6 millones en fondos de la UE y se prevé que esté terminado en 2015. El equipo está trabajando actualmente en un prototipo más avanzado con más habilidades. Esperan desarrollar un modelo que use su entorno externo para atraer energía y robots más inteligentes que puedan aprender de las señales ambientales y tomar decisiones basadas en ellos. Puedes seguir el progreso del proyecto y aprender más aquí.

7 técnicas de agricultura de desierto

Investigaciones recientes sobre técnicas de cultivo en el desierto han llevado a nuevas observaciones sobre cómo las plantas forjan relaciones con las bacterias para promover el crecimiento. Esto tiene importantes aplicaciones potenciales.

En un estudio de 2012 publicado en MÁS UNO, los investigadores utilizaron una planta de pimiento sensible a la sequía (Capsicum annuum L.) y se centró en los organismos que crecían a su alrededor en condiciones de sequía. Lo hicieron mediante la disección de sistemas radiculares y el muestreo de suelos cultivados y no cultivados.

Descubrieron que, cuando se sometían a condiciones de sequía, las bacterias que rodeaban las plantas se enriquecían, lo que hacía que las plantas aumentaran hasta un 40 por ciento en la fotosíntesis y la producción de biomasa.

Cuantos más biólogos de plantas estudian las formas en que las plantas interactúan con los organismos que crecen a su alrededor, tiene más sentido hablar de las plantas como un "meta-organismo" donde el microbioma a su alrededor es una parte tan importante del conjunto como la propia planta. En un mundo donde el cambio climático y el crecimiento de las poblaciones humanas supondrán un gran estrés para la disponibilidad de agua y la cantidad de tierra utilizable para la agricultura, esta investigación nos ayudará a conservar los altos rendimientos de los cultivos con un riego mínimo.

6 Cultivo de algas

A medida que las algas florecen en las playas y alteran los ecosistemas, las algas han sido una preocupación ambiental en crecimiento durante bastante tiempo. Muchos lo ven como un flagelo y un problema que debemos erradicar.

Pero un grupo de investigadores no está de acuerdo. Dijeron: “En nuestra investigación, damos la vuelta al argumento y vemos las algas como un recurso. Recolectamos el exceso de algas a lo largo de las costas y cultivamos nuevas algas en el mar ”. ¿Por qué harían esto?

Fredrik Grondahl, jefe del Proyecto Seafarm en el Real Instituto de Tecnología KTH de Suecia, espera utilizar las algas como una fuente barata y abundante de alimentos, medicinas, plásticos y biocombustibles. Los humanos utilizan casi el 40 por ciento de la producción derivada de ecosistemas terrestres, pero solo alrededor del 1 por ciento de lo que el mar puede producir.

La fertilización excesiva de nuestros océanos debido a la actividad humana, llamada eutrofización, termina generando demasiadas algas y, para empeorar las cosas, lo que sí producimos del mar es principalmente explotador. Algunas prácticas de pesca, incluido el arrastre, causan estragos en los océanos. El arrastre mata a miles de seres vivos que nunca se usan para obtener los peces que quieren los arrastreros. Utilizar el potencial de las algas podría cambiar todo eso. Su utilidad es increíble y casi se pasa por alto en la mayoría de las culturas occidentales.

Las algas contienen vitaminas, aminoácidos y minerales. Se puede consumir de forma sencilla o usarse para producir especias y aceites. También puede reemplazar formas de alimentación animal más dañinas para el medio ambiente. Las algas pardas pueden producir tres veces la cantidad de azúcar que se encuentra en la remolacha azucarera.

El proyecto Seafarm de Grondahl produce algas en barriles y luego las cosecha en tierra, donde se procesan a través de procesos de biorrefinización. Su granja, y otros proyectos similares, tienen un inmenso potencial para cambiar el mundo.

Otras naciones han estado utilizando algas durante bastante tiempo. Muchas partes de Asia, particularmente Japón, lo han estado utilizando durante siglos. Irlanda, una nación con una larga tradición en el uso de algas marinas, ha desarrollado amplios proyectos de cultivo de algas desde 2010. En 2011, Noruega comenzó proyectos similares. Entonces, tal vez las fincas marinas imaginadas por escritores de ciencia ficción y futuristas finalmente estén en camino.

5 Nuevas observaciones de hongos podrían llevar a fungicidas mejorados

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Exeter en Inglaterra, publicado en el número de octubre de 2014 de Comunicaciones de la naturaleza, muestra el mecanismo en el cual la mayoría de los hongos patógenos evitan los sistemas inmunitarios de las plantas que atacan. Este hallazgo promete conducir a una nueva generación de fungicidas.

El profesor de biociencias Gero Steinberg, de la UOE, ha señalado que los hongos patógenos tienen un gran potencial para perturbar la seguridad alimentaria mundial y ya cuestan miles de millones de dólares en daños. Dijo: "De hecho, las pérdidas de trigo, arroz y maíz por patógenos fúngicos, por año, son las mismas que el gasto anual del (el) Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU., Unos $ 60 mil millones".

Resulta que la mayoría de los hongos patógenos inyectan a la planta proteínas efectoras que le permiten eludir las respuestas automáticas del sistema inmunitario y penetrar en las células de la planta. Los hongos utilizan organelos de señalización, llamados endosomas tempranos, que viajan entre el núcleo de la célula fúngica y el punto de invasión. Actúan como mensajeros y entregan las proteínas que luego permiten que el hongo entre de manera segura en la planta.

Al aprender cómo deshabilitar este proceso, los investigadores deberían poder suministrar nuevos fungicidas que traten la enfermedad antes de que el hongo tenga la oportunidad de hacer su trabajo sucio. Los fungicidas actuales a menudo se vuelven rápidamente ineficaces por hongos patógenos debido a que sus tasas de crecimiento rápido les ayudan a adaptarse rápidamente a los tratamientos antifúngicos.

4Human Gut Microbes puede proporcionar biocombustibles para plantas

Para utilizar las plantas como biocombustibles, los científicos necesitan una forma de romper de manera eficiente las paredes celulares de una planta. Tradicionalmente, lo hacen usando ciertos microbios que poseen la característica útil de hacer precisamente eso. Los posibles candidatos incluyen los microbios que existen en los rumenes de vaca y las tripas de termitas.

Pero en un estudio de 2014 en el procedimientos de la Academia Nacional de CienciasEl profesor Isaac Cann, de la Universidad de Illinois y su equipo de investigadores, creen que han encontrado un mejor candidato en el intestino humano de todos los lugares.

El estudio confirma una hipótesis anterior de que los microbios intestinales en los humanos tienen la capacidad de digerir la fibra y convertirla en azúcares que, a su vez, fermentan los nutrientes que utilizan las células humanas. Estos mismos azúcares pueden suministrarse a la levadura para generar etanol y otros combustibles líquidos. Dos de los microbios encontrados en humanosBacteroides intestinalis y Bacteroides ovatus- parece ser más eficiente en la descomposición de fibras vegetales complejas que incluso las que se encuentran en las vacas.

Además de tener implicaciones importantes para la salud humana, este descubrimiento puede beneficiar enormemente a la industria de los biocombustibles que, a su vez, puede permitirnos a todos obtener grandes beneficios ambientales.

3 árboles que pueden aumentar la bioproducción

Investigadores del Centro de Biotecnología Vegetal y Genómica han desarrollado una nueva forma de biotecnología: una técnica para aumentar la producción de biomasa de una plantación forestal sin alterar la tasa de crecimiento, la composición o la anatomía de un árbol. Esto no solo aumenta la producción general de árboles sin aumentar la demanda de alimentos de los árboles, sino que lo hace de manera que puede mitigar los efectos del calentamiento global y mejorar la seguridad energética al permitir una producción mucho mayor de madera en la misma cantidad de espacio.

Lo hicieron a través de una técnica que modifica la expresión de ciertos genes que son responsables de un proceso llamado "ramificación símil" en los árboles, lo que aumenta el número de ramas, el tamaño del área de la hoja y el crecimiento general. Los investigadores afirman que su técnica puede funcionar potencialmente en cualquier especie de planta leñosa.

Debido a sus aplicaciones potenciales para el sector bioenergético y los mercados energéticos, el proceso ha sido patentado.

Las vibraciones de 2 sonidos pueden aumentar pronto las cosechas

En Europa, muchos países tienen extensas prohibiciones de pesticidas. Esto presiona a los investigadores para que encuentren métodos alternativos para controlar las plagas. ¿Podría ser posible algún día reemplazar muchos de los pesticidas del mundo con un sistema de control de insectos basado en el olor y el sonido? Los investigadores en Italia creen que sí.

Ilaria Pertot y un equipo de investigadores de la UE que trabajan en el Proyecto PURE han estado experimentando con vibraciones de sonido y feromonas para interrumpir el comportamiento de apareamiento de la polilla de la uva europea y la cigarra. Scaphoideus titanus-Dos plagas comunes de la uva.

Las uvas solo representan el 38 por ciento del uso de pesticidas en toda Europa, es fácil ver cómo esta investigación podría tener inmensos beneficios ambientales, incluso si resulta que no tiene una aplicabilidad generalizada.

Los investigadores afirman que, según su estudio hasta el momento, los métodos que están desarrollando son tan eficientes, si no más, que el uso de pesticidas químicos y pueden ser capaces de reemplazarlos por completo.

1 La diversidad de plantas en China es crucial para la seguridad alimentaria mundial

Occidente ha tenido algunas razones para envidiar a China en las últimas décadas y puede que tenga otras. Un equipo botánico de la Universidad de Birmingham en Inglaterra, junto con socios de China, afirman que la enorme cantidad de diversidad vegetal en China puede ser crucial para la seguridad alimentaria mundial en el futuro.

La flora de China incluye más de 20,000 especies de plantas superiores. Los investigadores identificaron 871 de estas especies nativas que se conocen como parientes silvestres de cultivos (CWR). Se les llama así debido a su potencial genético para adaptarse y ayudar a mantener 28 cultivos globales importantes (como arroz, trigo, soja y muchos otros). Algunos se utilizan para ayudar a las plantas de cultivo a mejorar la resistencia al frío o proporcionar resistencia a las toxinas. Otros han mejorado la resistencia a la sequía o han mejorado las cualidades nutricionales, como el contenido de proteínas. Cuarenta y dos por ciento de ellos no ocurren en ningún otro lugar del mundo.

Sin embargo, no todas son buenas noticias. Los investigadores también encontraron que al menos el 17 por ciento de estas especies enormemente valiosas están en peligro de extinción y requieren atención inmediata. Mientras tanto, con una base de datos de todas las especies completadas, se están realizando esfuerzos para comenzar a preservar las especies en los bancos de genes con el fin de conservar sus valiosos rasgos.

El mundo apenas está comenzando a darse cuenta de la importancia de los CWR y otras plantas silvestres en la lucha para mitigar los efectos del calentamiento global y garantizar la estabilidad económica agrícola. El investigador Shelagh Kell dijo que las políticas involucradas son increíblemente complejas y que, “se debe prestar atención urgente al CWR de China para asegurar que se conserven adecuadamente, para que esta diversidad esté disponible para su uso en programas de mejoramiento de cultivos antes de que se pierda para siempre. ”