Avances en la medición de fijación de nitrógeno en fríjol

Avances en la medición de fijación de nitrógeno en fríjol

Cuatro líneas élite de fríjol, RCB 593, SEA 15, NCB 226 y BFS 29, fueron identificadas no solo como resistentes a sequía, sino como poseedoras de una buena capacidad para fijar nitrógeno bajo esta condición limitante, convirtiéndolas así en padres para nuevos cruzamientos del Programa de Fríjol del CIAT.

Se trata entonces de cuatro líneas que contribuirán con la resolución de encrucijadas como el hecho de que cerca del 50% de las áreas productoras de fríjol en África oriental y central, y del 60% en el sur de este continente sufren de una deficiencia de nitrógeno debido al agotamiento de éste en el suelo y a la aplicación limitada de fertilizantes nitrogenados.

El nitrógeno es el principal elemento requerido por las plantas y a la vez es uno de los más deficientes en el suelo en muchas zonas productoras del mundo, especialmente en los sistemas de pequeños agricultores en los cuales el fríjol se ve sometido a una combinación de diferentes tipos de estrés como la sequía, limitando así su producción. Legumbres como el fríjol pueden satisfacer su demanda de nitrógeno tomándolo del aire, a través de un complejo proceso que es la fijación simbiótica de nitrógeno.

La identificación de estas cuatro líneas es el resultado de dos años de trabajo entre la Universidad Autónoma de Barcelona y el Programa de Fríjol del CIAT, con apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates. Durante este tiempo, los investigadores se enfocaron en probar y validar el uso de abundancia natural de 15N en los granos, para cuantificar las diferencias fenotípicas en la fijación simbiótica del nitrógeno para su implementación en programas de mejoramiento, con el fin de incrementar la capacidad de esta fijación en fríjol común y llegar a los niveles de otras legumbres como habas y soya. También dirigieron sus esfuerzos en cuantificar las diferencias fenotípicas de esta fijación bajo el estrés de la sequía, para identificar genotipos superiores que puedan servir como líneas padre.

Pero, ¿cómo medir la capacidad de fijación de nitrógeno?

Es allí donde entró en juego la innovación de los investigadores quienes vieron en la metodología de abundancia natural de isotopo de 15N usando tejido de grano de fríjol, un indicador útil para determinar la capacidad de fijar nitrógeno en diferentes líneas de esta legumbre.

Esta metodología generalmente es aplicada usando toda la planta, es decir, requiere destruirlas en el campo, lo cual suele ser una limitante costosa para los diferentes programas de mejoramiento. Los investigadores del CIAT propusieron aplicar esta metodología utilizando únicamente una muestra de grano cosechado, haciendo mucho más fácil y económico para los programas de mejoramiento su aplicación.

Para validar la nueva metodología propuesta, los investigadores realizaron diferentes ensayos en condiciones de campo comparando la metodología convencional que usa toda la planta, con la nueva que solo utiliza una muestra de grano cosechado. Tras evaluar 36 líneas avanzadas durante dos años en diferentes condiciones de riego y sequía, los resultados demuestran que la metodología es viable.

Gracias a su manejo sencillo, confiable y de bajo costo, los científicos recomiendan que esta metodología puede ser aplicada en programas de mejoramiento para seleccionar líneas con mejor capacidad para fijar este elemento bajo condiciones tanto óptimas como de estrés.

 

“Estamos proponiendo el uso del isótopo de carbono (13C) y nitrógeno (15N), junto con otras características morfo-fisiológicas como indicador para seleccionar aquellas plantas que presentan la combinación perfecta de resistir a sequía, fijar nitrógeno apropiadamente y producir buena cantidad de granos”.

José Polanía

Joven Investigador, CIAT

Los investigadores encontraron también que la respuesta a sequía varía entre las variedades tépari y las de fríjol común, esto debido posiblemente a las diferencias en los mecanismos internos de regulación de fijación simbiótica de nitrógeno.

Todos los detalles de esta experiencia exitosa están disponibles en el artículo recientemente publicado Estimation of phenotypic variability in symbiotic nitrogen fixation ability of common bean under drought stress using 15N natural abundance in grain.