Las patatas son el tercer alimento más consumido en todo el mundo y un aperitivo delicioso. Pero las patatas de cultivo moderno requieren grandes cantidades de nitrógeno en forma de fertilizantes de nitrato, que son costosos y pueden resultar perjudiciales para el medio ambiente.

Un grupo de investigadores ha descubierto que el mismo mecanismo genético que indica a las patatas cuándo deben producir flores y tubérculos (la parte comestible) es también un factor clave en la gestión del nitrógeno de la planta. Los hallazgos, descritos el 6 de noviembre en New Phytologist , podrían conducir al desarrollo de variedades de patata que requieran menos fertilizantes, ahorrando dinero a los agricultores y reduciendo la huella ambiental del cultivo de la patata.

Las papas, originarias de los Andes, originalmente producían tubérculos solo durante el invierno como una forma de almacenar nutrientes, aprovechando el acortamiento de los días. Por lo tanto, las plantas enfrentaron un desafío significativo cuando fueron introducidas en Europa en el siglo XVI. Los días de invierno más cortos vinieron acompañados de temperaturas gélidas que mataron a las plantas antes de que pudieran producir papas grandes.

Finalmente, una mutación genética natural en el gen StCDF1, que controla el crecimiento de los tubérculos, ayudó a las plantas de papa a adaptarse para producir tubérculos en cualquier época del año y mucho más al norte. Las plantas ya no necesitaban señales estacionales.

Los investigadores que estudian StCDF1 para entender cómo regula la respuesta de la planta al ciclo de luz diurna descubrieron que funciona como un interruptor, activando ciertos genes mientras desactiva otros. Pero se sorprendieron al descubrir que puede activar y desactivar genes esenciales para la absorción de nitrógeno, dice Maroof Ahmed Shaikh, un biólogo molecular de plantas del Centro de Investigación en Genómica Agrícola en Barcelona. Fundamentalmente, StCDF1 detiene la producción de una enzima llamada nitrato reductasa, que descompone las moléculas de nitrato para que puedan ser utilizadas por la planta.

Este descubrimiento revela que el cambio genético que permitió que las patatas se convirtieran en un alimento básico mundial también hizo que las plantas necesitaran más fertilizantes.

Para comprobar si la modificación de este gen afectaría a la absorción de nitrógeno, los investigadores cultivaron plantas de patata con un gen StCDF1 desactivado en un entorno con poco nitrógeno (unas 400 veces menos que un suelo normal) y estudiaron cómo les iba en comparación con las plantas de patata normales. Las plantas deficientes en StCDF1 no podían desarrollar tubérculos, pero producían hojas más grandes y raíces más largas a pesar de la falta de nitrógeno. "Parecían felices", dice Shaikh.

Las variedades andinas probablemente tenían un gen StCDF1 menos activo y podrían crecer mejor con menos nitrógeno, explica el equipo.

Sin embargo, la forma más activa de StCDF1 es la que está presente en todas las variedades comerciales de patata cultivadas en todo el mundo. La desventaja: este cultivo básico no asimila bien el nitrógeno, afirma la fitobióloga Salomé Prat, también del Centro de Investigación en Agrogenómica. “Esto es un problema”, porque lleva a los agricultores a utilizar más fertilizante del que la planta puede absorber, afirma Prat: “Cuando llueve, este exceso de fertilizante va a parar a las aguas subterráneas, contaminándolas”.

El hallazgo abre la puerta al desarrollo de variedades de patata con una mayor eficiencia en el uso del nitrógeno. Los investigadores están planeando utilizar técnicas de edición genética para modificar el gen que produce la enzima nitrato reductasa, de modo que no sea reprimida por StCDF1. El equipo ha realizado experimentos que demuestran que esto es teóricamente posible. Este mismo objetivo podría lograrse mediante la cría tradicional, cruzando patatas de granja con variedades silvestres o tradicionales que naturalmente tienen genes de nitrato reductasa alterados.

“La absorción de nitrógeno es uno de los principales obstáculos en la agricultura”, afirma Stephan Pollmann, biólogo vegetal del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de Madrid, que no participó en el nuevo estudio. Además de ser científicamente interesante, el hecho de que se trate de una patata, un cultivo real que se cultiva en todo el mundo y que es esencial para la seguridad alimentaria, hace que este hallazgo sea potencialmente “una sorpresa”, afirma Pollmann. “Si se puede mejorar la asimilación de nitratos, es decir, la nutrición de la planta, lo que en consecuencia dará lugar a tubérculos más grandes, esto es muy importante”.

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