Estreses bióticos y abióticos en plantas. Estudios fisiológicos y patológicos para el diseño de estrategias de mejoramiento y manejo

Código:
2023-PD-L03-I084
Impacto:
Económico
Plazo:
48 Meses
Instrumento:
Proyecto disciplinario (Cartera 2023)
Título:
Estreses bióticos y abióticos en plantas. Estudios fisiológicos y patológicos para el diseño de estrategias de mejoramiento y manejo
Centro o programa involucrado:
Centro de Investigaciones Agropecuarias

Objetivo General

Comprender los procesos de respuesta de las plantas a los estreses abióticos, bióticos y combinados, así como caracterizar patosistemas, que afectan las respuestas adaptativas y de aclimatación que impactan sobre el crecimiento y la productividad de las mismas, con la finalidad de contribuir a la innovación productiva

Resumen Ejecutivo

Los sistemas agrícolas, forestales y naturales se enfrentan a situaciones de estrés, que por acción antrópica y en el contexto del cambio climático, se prevé que variarán en frecuencia e intensidad. Estas situaciones de estrés ambiental, conllevarían a la exacerbación de factores abióticos (sequía, anegamiento, salinidad, temperaturas extremas, alteraciones en el pH, etc.), y bióticos (incidencia, dispersión de plagas y enfermedades, vectores, nuevos patógenos, variantes, etc.), lo que obliga a su estudio, identificación y caracterización. Estos factores de estrés son algunas de las principales limitantes para el crecimiento de las plantas, generando no solo importantes pérdidas en el rendimiento de las plantas y en la calidad del producto, sino también impactos en la biodiversidad de los ecosistemas nativos. A la compleja problemática agropecuaria se suma el desafío de mantener una provisión segura de alimentos en un mundo con población creciente, sumado a la necesidad de realizar una transición hacia la sustentabilidad, enmarcadas en las metas globales y nacionales del desarrollo. Por lo tanto, el estudio y comprensión de los procesos fisiológicos involucrados en las respuestas de adaptación y aclimatación de las plantas frente a los estreses bióticos, abióticos y combinados, proporcionará nuevas estrategias, como también objetivos potenciales para el desarrollo biotecnológico, la mejora genética, y el mejoramiento de nuevas variedades de cultivos para superar el desafío del estrés ambiental, asegurando un suministro seguro, saludable, soberano y de alta calidad de alimentos. Bajo este escenario, el objetivo general del presente proyecto es comprender los procesos de respuesta de las plantas a los estreses abióticos, bióticos y combinados, así como caracterizar patosistemas, que afectan las respuestas adaptativas y la productividad de las mismas, con la finalidad de contribuir a la innovación productiva de los ambientes cambiantes, articulando de manera complementaria y sinérgica con diferentes Programas y Unidades de INTA, como así también con actores externos a la Institución.

Descripción de Problemas y Oportunidades

Los efectos de los cambios globales, como el cambio climático y demás de origen antrópico, se encuentran entre los principales desafíos en las próximas décadas. Estos cambios afectan tanto a los ecosistemas naturales como a los agrícolas. El 47% del área productiva global y el 50% de la sudamericana poseen niveles de degradación moderada a muy severa debido al uso inadecuado de los ecosistemas (Nachtergaele et al. 2011). Por otra parte, las pérdidas generadas en los cultivos por la acción de factores bióticos como plagas, malezas y enfermedades se estiman en 220 mil millones de dólares anuales en todo el planeta, donde el 14,1% es debido solo a las enfermedades (CPHD, 2022). En tales escenarios, la investigación y el estudio sobre el crecimiento, la aclimatación y adaptación de los cultivos ha sustentado la seguridad alimentaria mundial, especialmente desde la Revolución Verde, durante la cual la población mundial se ha más que duplicado. Los desafíos que enfrenta la agricultura no son solo alimentar a más de 10 mil millones de personas en la próxima generación, sino hacerlo bajo un ambiente menos predecible, en muchos casos con menos agua, una calidad del suelo en declive [Stewart y Lal, 2018] y lograrlo con el menor impacto negativo posible en el clima y en los agroecosistemas. La salinidad, la sequía, cambios en la temperatura, las plagas, entre otros, se encuentran entre los factores que más afectan la productividad de los cultivos. Por ejemplo, la salinidad de los suelos afecta más de 800 millones de hectáreas a nivel mundial (FAO, 2022). Argentina es, según FAO-UNESCO, el tercer país con mayor superficie de suelos afectados por halomorfismo, después de Rusia y Australia (Taleisnik y Lavado 2017, Pla Sentis, 2021). Asimismo, los nuevos escenarios productivos, sumado al avance de las fronteras agropecuarias, generan condiciones favorables para la aparición de nuevas plagas y/o la emergencia y reemergencia de otras. En muchos casos las posibilidades de mejorar la productividad en tales escenarios no son económica o ambientalmente viables y no logran el control total o, al menos en parte, de los daños. Entonces, la identificación y comprensión de procesos fisiológicos claves asociados a las respuestas de las plantas frente a un amplio espectro de condiciones ambientales, como así también de los componentes bióticos que participan en los diferentes patosistemas, generará información fundamental para el diseño de estrategias de control cultural, químico y/o genético. Por ejemplo, a nivel fisiológico, algunos de los puntos convergentes de las diferentes situaciones de estrés tanto biótico como abiótico son: marcadas alteraciones del metabolismo general, proteólisis, disminución de la eficiencia fotosintética, un diferencial nutricional vegetal significativo y una senescencia prematura con síntomas tales como aumento de la respiración, alteraciones en el metabolismo del carbono y nitrógeno, desequilibrio redox, entre otros (Guarda y Campos 2014). Asimismo, el estudio de los efectos de microorganismos benéficos tales como las PGPR (por Plant Growth-Promoting Rhizobacteria), bacterias endófitas, rizobacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico, entre otras, sobre los procesos fisiológicos asociados a las respuestas de susceptibilidad/tolerencia/resistencia de las plantas, tiene particular relevancia como estrategia amigable con el ambiente para la mitigación de los estreses. Sumado a esto, el uso de moléculas (naturales o sintéticas) para inducir tolerancia a los estreses toma relevancia en la matriz productiva actual y futura, por la necesidad de aumentar la productividad y disminuir el uso de agroquímicos de alto costo e impacto negativo sobre el medio ambiente. Por lo tanto, mejorar la productividad con el mínimo impacto ambiental, requerirá no solamente generar conocimientos específicos sino también una profunda interacción entre todas las disciplinas involucradas en la producción global de alimentos y un fuerte compromiso con el ambiente.

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