Actualmente son diversos los desafíos que debe enfrentar la agricultura moderna a nivel mundial y nacional, como: sequías, salinidad, inundaciones, heladas, erosión de los suelos, contaminación ambiental, etc.; y el Laboratorio de Biotecnología en Recursos Naturales de la Universidad de La Frontera se ha propuesto explorar y desarrollar soluciones biotecnológicas a través del uso de bacterias nativas asociadas a suelo y plantas presentes en los ecosistemas chilenos.

BACTERIAS BENEFICAS PARA LOS CULTIVOS AGRÍCOLAS

El aumento de la producción y rendimiento agrícola es una necesidad imperante derivada del constante incremento de la población a nivel mundial. Para cubrir esta creciente demanda alimentaria, la agricultura moderna se ha intensificado, volviéndose ampliamente demandante de recursos naturales (suelos aptos para cultivos, aguas de irrigación, energía, etc.), y muy dependiente del uso de agroquímicos (fertilizantes químicos y pesticidas). Sumado a esto, se debe agregar la ocurrencia de eventos adversos, tales como sequias, inundaciones, heladas, etc., atribuidos al cambio climático que en conjunto han favorecido a la deforestación mundial, la erosión y la salinización de suelos, así como el agotamiento y eutrofización de cuerpos de aguas, entre otros. Por lo tanto, es perentorio buscar y desarrollar alternativas de producción agrícola sustentable que a la vez permitan disminuir nuestra dependencia de agroquímicos, proteger el medio ambiente y enfrentar el futuro escenario de cambio climático a lo largo de Chile.

En la naturaleza, las plantas se asocian con una amplia diversidad y abundancia de microorganismos (hongos, bacterias, protozoos, algas, entre otros) que interactúan entre ellos cumpliendo un rol fundamental en los ecosistemas terrestre y la fertilidad de los suelos. Es así que una porción de bacterias que conviven con las plantas son capaces de favorecer el crecimiento y la resistencia de éstas condiciones medioambientales adversas, y han sido denominadas comúnmente como bacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPB (del inglés Plant growth-promoting bacteria). Las PGPB actúan por una serie de mecanismos donde destaca la biofertilización (entrega de nutrientes esenciales para la planta, tales como fósforo y nitrógeno), el biocontrol (controlando patógenos y plagas) y la fitoestimulación (produciendo moléculas bioactivas que intervienen el metabolismo de la planta). Durante los últimos años, el uso biotecnológico de estas bacterias como alternativa o complemento sustentable a los agroquímicos ha ido ganando terreno mundialmente como una atractiva estrategia en la agricultura moderna; sin embargo, la aplicación de bioinsumos en base a PGPB es aún incipiente en el mercado y queda mucho camino por recorrer, particularmente en Chile.

EL LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA EN RECURSOS NATURALES

El Laboratorio de Biotecnología en Recursos Naturales asociado al Núcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos (BIOREN-UFRO;http://www.bioren.cl/) de la Universidad de La Frontera de Temuco, dirigido por el Dr. Milko Jorquera Tapia, investigador adscrito al Departamento de Ciencias Químicas y Recursos Naturales, durante una década realiza investigación de vanguardia en el ámbito de microbiología de suelos, interacciones planta-microorganismos, biofertilizantes y bioestimulantes, utilizando tanto herramientas clásicas de microbiología y bioquímica, así como las modernas técnicas de biología molecular y bioinformática para llevar cabo sus investigaciones. De esta manera, este laboratorio se ha convertido en los últimos años en un referente nacional en estudios microbiológicos enfocados en la búsqueda de bacterias con potencial uso biotecnológico en la agroindustria. Es así que algunas investigaciones desarrolladas por el Dr. Jorquera y su grupo de investigación (ver recuadro 1) han permitido aislar y estudiar bacterias PGPB desde cultivos de cereales y frutales, las cuales son capaces de solubilizar el fósforo contenido en el suelo y fijar nitrógeno atmosférico para mejorar la nutrición de las plantas, actuando de esta manera como biofertilizantes; así como bacterias PGPB capaces de producir moléculas bioactivas (fitohormonas y enzimas) que actúan sobre el metabolismo de las plantas, mejorando el crecimiento radical y su tolerancia a las condiciones adversas del suelo, tales como estrés hídrico y salinidad, y por lo cual con potencial bioestimulante.

Los promisorios resultados de los estudios realizados por este grupo científico liderado por el Dr. Jorquera han permitido realizar importantes alianzas estratégicas con empresas nacionales del área agrícola como la empresa Jorge Schmidt y Cía. Ltda., uno de los mayores productores de paltas de Chile, Anasac Chile S.A., principal proveedora de insumos agrícolas en el país y Rosario S.A., productores pioneros de biofertilizantes en Chile. Es así que todas estas instituciones han provisto de materia primas (muestras biológicas y productos), asesoría y/o infraestructura para la ejecución de ensayos tanto en cámaras como en el campo. Cabe destacar que actualmente estas empresas, junto a otras recientemente interesadas (Biopunto S.A. y AgrotechnologyS.A.), están apoyando no solo la postulación y ejecución de proyectos de investigación (ver recuadro 2), sino también a las tesis de los estudiantes de pregrado y postgrado de la Universidad de La Frontera.

AMBIENTES NATURALES COMO FUENTES DE BACTERIAS

Es de amplio conocimiento que Chile es un país muy diverso geográficamente, con múltiples y heterogéneas condiciones ambientales que permiten la existencia de una amplia diversidad de flora y fauna, y por ende microorganismos nativos. Sin embargo, las comunidades microbianas asociadas a ecosistemas prístinos de Chile se encuentran prácticamente inexploradas; y por lo tanto, representan una enorme fuente de nuevos microorganismos y biomoléculas con gran potencial uso biotecnológico, no solo para la agricultura sino también para otras áreas, tales como la industria alimentaria y farmacéutica.

Bajo este escenario, con el propósito de ampliar el horizonte de bacterias nativas con potencial uso como PGPB, el Laboratorio de Biotecnología en Recursos Naturales está explorado diversos ambientes naturales a lo largo de Chile, tales como el Desierto de Atacama, Parques Nacionales en la Cordillera de los Andes, Patagonia y la Antártida Chilena. Encontrando en todos ellos, bacterias con mecanismos benéficos que podrían tener un rol primordial en la adaptación y supervivencia de las plantas nativas. En este punto, es interesante mencionar el aislamiento y caracterización de bacterias desde plantas antárticas con actividad anticongelantes, que en un futuro podrían constituirse en una herramienta biotecnológica para disminuir los daños por heladas de los cultivos y por ende las pérdidas económicas del sector. Sin embargo, esta posibilidad está siendo recién estudiada y queda mucho por resolver todavía.

REDES DE COOPERACIÓN

La línea de investigación desarrollada por el laboratorio, no solo son de importancia local sino también de gran interés internacional, lo cual ha permitido generar redes de cooperación internacional con destacados científicos pertenecientes a importantes instituciones de países desarrollados, tales como Estados Unidos, Japón, Alemania, Australia y Nueva Zelandia (ver recuadro 3). De estas alianzas han surgido interesantes proyectos y estudios multinacionales, que han posibilitado la internacionalización del laboratorio y la realización de pasantías en el extranjero por parte de estudiantes de postgrado, aportando de esta manera a la formación de capital humano avanzado en el sur de Chile. Los estudios realizados en la Universidad de La Frontera se enfocan en las necesidades nacionales dirigidas al desarrollo de una agricultura sustentable, es así que el Dr. Jorquera participa como miembro activo de la Red Chilena de Bioinsumos desde su constitución el día 20 de marzo de 2014 en la Universidad de Concepción sede Chillán. Esta red está conformada por empresarios, investigadores, representantes de organismos públicos y estudiantes de diferentes áreas; y nació de la necesidad de impulsar una iniciativa conjunta a nivel nacional, que permita sentar las normas y control de calidad en los productos biológicos utilizados en el ámbito silvoagropecuario. Recientemente el laboratorio y en alianza de tres instituciones de educación superior públicas, estatales y regionales, Universidad de Antofagasta, Universidad de La Frontera y Universidad de Magallanes, se constituyó la Red de Ambientes Extremos el 20 de junio de 2016 en la ciudad de Punta Arenas. La intención de la red es fortalecer el intercambio académico, apoyo a los programas de postgrado, participar en cátedras conjuntas y la cooperación internacional de las tres instituciones asociadas.

En este ámbito, para el presente año se contempla la reunión de ambas redes en el marco del Taller Latinoamericano de PGPB (http://pgprlatinoamericano2016.ufro.cl/) que se realizará entre los días 28 de noviembre y 2 de diciembre en la ciudad de Pucón y donde la Universidad de La Frontera actuará como anfitrión.

MAYORES INFORMACIONES:

http://www.bioren.cl/index.php/center-of-plant-soilinteraction-and-natural-resources-biotechnology-/center-staff/213 o http://www.doctoradorrnn.ufro.cl/index.php/general/124-dr-milko-jorquera-tapia