El investigador del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), Francisco Pérez-Alfocea, coordina un proyecto europeo con el objetivo de encontrar nuevas formas de selección y mejora de cultivos a través del “internet de las cosas vivas”. El proyecto, llamado DARkWIN, combina técnicas electrónicas y robóticas, tecnologías de invernaderos, fisiología de cultivos, agroecología, entomología, metabolómica, transcriptómica, bioinformática y genética. Todo esto hace desarrollar una plataforma única a nivel mundial para el cribado y la selección natural de plantas polinizadas por insectos, bajo condiciones de presión ambiental ocasionadas por el cambio climático. Sus resultados ayudarán a la toma de decisiones en mejora de cultivos.
Se trata de un proyecto colaborativo altamente innovador que está financiado por el Consejo Europeo de Innovación (HORIZONTE EUROPA) dentro del programa PATHFINDER OPEN, con un presupuesto de 2.9 millones de euros, y una duración de 3.5 años. El consorcio que desarrollará el proyecto está liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) a través del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS), y en él participan otros 3 institutos del CSIC como son el Centro de Automática y Robótica (CAR-CSIC), la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC) y el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP/INIA), además del Instituto Max Planck de Alemania y tres empresas de España y Francia.
El proyecto aborda el problema de la producción de alimentos en un contexto de cambio climático, ya que los modelos actuales prevén que se perderá alrededor del 30% en el rendimiento de los cultivos del Sur de Europa en los próximos 50 años. Los principales factores limitantes son la escasez de agua combinada con otros, como el aumento de las temperaturas, la salinidad y las deficiencias de nutrientes. Estos reducen la productividad de los cultivos al afectar a la fisiología de la planta durante la floración, y a los servicios del ecosistema, tales como las interacciones planta-polinizador, que son esenciales para la productividad de muchas frutas, verduras y semillas oleaginosas.
Asegurar la producción de alimentos requiere una selección precisa de las plantas más resistentes para llevar a cabo el proceso de mejora genética, permitiendo un mejor aprovechamiento de la biodiversidad silvestre natural existente en muchos cultivos, como es el caso del tomate.
La perspectiva humana ha sido la fuerza impulsora de la domesticación de plantas en los últimos 10.000 años. Se ha priorizado rasgos de interés para asegurar la subsistencia humana sobre aquellos rasgos que inicialmente parecían irrelevantes, como los caracteres de resistencia a factores ambientales. Por ello, el cribado y la selección de plantas con flores en estas condiciones constituye hoy en día una limitación en la mejora vegetal para desarrollar variedades más resistentes y eficientes. La innovación radical del proyecto implica que el ser humano ceda el turno a las abejas para decidir sobre la selección de los alimentos que comemos a través de una nueva domesticación de las especies cultivadas basada en la selección natural. Hay que tener en cuenta que 100 millones de años antes de que los humanos se separaran de los chimpancés, las abejas ya existían en la Tierra y desempeñaron un papel clave en la evolución de las plantas con flores, así como en el apoyo a la producción de alimentos a través de la polinización.
La nueva visión que aporta el proyecto es utilizar la tecnología ‘Living IoT’ (‘internet de las cosas vivas’) para cuantificar el ‘grado de bienestar’ de la planta a lo largo de su ciclo vital mediante el rastreo de los polinizadores. Las flores a tratar proceden de una población de tomates con distinto grado de domesticación expuesta al calor y a la sequía, midiendo el grado de resistencia al cambio climático. Gracias a este análisis, se generará un conjunto de datos científicos de dimensiones sin precedentes, incluidos los rasgos nutricionales, metabólicos y genéticos para la identificación de nuevos genes responsables de las preferencias de polinizadores y la resistencia de las plantas. El proyecto también pretende generar las primeras variedades pre-comerciales de tomate basadas en el proceso biológico natural de selección impulsado por polinizadores en condiciones de cambio climático.
Para lograr este objetivo, DARkWIN desarrollará una plataforma pionera de cribado y selección asistida por polinizadores para la cuantificación automatizada de las interacciones Planta x Ambiente x Polinizador a través de un sistema de geoposicionamiento de abejorros basado en tecnología de radiofrecuencia. Este nuevo enfoque radical puede cambiar el panorama actual de cribado y selección de plantas y encontrar nuevos caminos para la mejora asistida por interacciones ecológicas, mejorando de forma natural los cultivos y los servicios ecosistémicos.
La principal aplicación de los resultados del proyecto es aumentar el potencial de suministro mundial de alimentos y nutrientes. El 75% de los cultivos de alimentación humana dependen de los polinizadores, incluido el 84% de las especies cultivadas en la UE, lo que genera el 31% de los ingresos de la producción agrícola. Sin embargo, la disminución de los polinizadores es paralela a la de las especies de plantas que polinizan debido, entre otros factores, a la incidencia del cambio climático.
La exploración de la redomesticación de cultivos basada en la selección natural proporcionará nuevas herramientas para guiar la mejora de las plantas en la agricultura para abordar los principales desafíos sociales, ambientales y económicos.
