Nuevo Núcleo Milenio buscará soluciones para mitigar el estrés hídrico y reducir el uso de fertilizantes en la agricultura

La Dra. Elena Vidal será la directora alterna del Núcleo Milenio en Ciencia de Datos y Resiliencia Vegetal (PhytoLearning), un proyecto que abordará esta problemática integrando aproximaciones de biología molecular, ciencia de datos y ciencias agronómicas. Se trata del séptimo de este tipo adjudicado por la U. Mayor.

La sequía, que afecta especialmente a la región central de nuestro país, está afectando la productividad de relevantes cultivos, incluido el tomate, principal hortaliza exportada por Chile e importante fuente nutricional para nuestra población.

Para potenciar el crecimiento de las plantas y enfrentar estas pérdidas, la industria utiliza fertilizantes, principalmente del tipo nitrogenados, que encarecen el proceso productivo y generan impactos nocivos en el medioambiente.

Aunque los mecanismos que utilizan las plantas para responder a las señales individuales de la disponibilidad de agua y nitrógeno han sido bastante estudiados, se conoce poco acerca de cómo las plantas son capaces de integrar ambas señales. Esto es relevante, ya que existen interacciones complejas entre estos dos factores que pueden influir en el crecimiento y la productividad de las plantas: por ejemplo, la eficiencia en el uso del nitrógeno puede verse afectada por la disponibilidad de agua, y viceversa. 

Esta problemática será abordada por el nuevo Núcleo Milenio en Ciencia de Datos y Resiliencia Vegetal (PhytoLearning), adjudicado por la Universidad Mayor en la convocatoria de Núcleos Milenio en Ciencias Naturales y Exactas 2024 de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).

Su directora alterna es la Dra. Elena Vidal, académica del Centro de Genómica y Bioinformática (CGB), quien trabajará con el Dr. José Miguel Álvarez (director), perteneciente a la Universidad Andrés Bello; el Dr. Gonzalo Ruz, de la Universidad Adolfo Ibáñez y el Dr. Claudio Inostroza, de la Universidad Católica de Temuco, además de expertos en Bioinformática, Ciencia de Datos y Aprendizaje de Máquinas de la Universidad de O’Higgins, Universidad de Concepción y Andrés Bello y colaboradores de centros nacionales e internacionales.

En este proyecto de investigación se propone entender de qué manera las plantas son capaces de percibir señales de agua y nitrógeno e integrar estas señales en procesos de desarrollo, a través de un trabajo colaborativo que integrará conocimientos, métodos y perspectivas de biología molecular, ciencia de datos y ciencias agronómicas.

Para ello desarrollarán algoritmos de aprendizaje de máquinas para tratar de capturar dinámicas de la interacción entre nitrógeno y agua, generando modelos predictivos para identificar integradores clave de estos dos procesos.

Luego se validará la función de estos genes candidatos modificando su expresión mediante aproximaciones de ingeniería genética y biología sintética en plantas de tomate de variedades comerciales y algunas utilizadas por pequeños agricultores, evaluando diferentes parámetros agronómicos relacionados con la productividad y calidad de los frutos, bajo diferentes condiciones de disponibilidad de agua y nitrógeno. Los resultados en estas variedades se contrastarán además con la respuesta de plantas salvajes de tomate naturalmente adaptadas a condiciones áridas, de manera de comprender cómo la domesticación del tomate ha impactado en el manejo de estas señales.

Entre otros puntos, el comité internacional de pares evaluadores resaltó el carácter interdisciplinario del proyecto para abordar esta problemática y la experiencia e idoneidad del grupo de investigación. “Además, el uso de aproximaciones de Inteligencia Artificial para enfrentar problemáticas en la agricultura es un enfoque relativamente nuevo y poco utilizado en nuestro país y en la región. El instalar capacidades y formar investigadores e investigadoras en esta área es un compromiso del núcleo PhytoLearning”, resaltó la Dra. Vidal.

El Dr. Sebastián Reyes, director del Centro de Genómica y Bioinformática, destacó que “la adjudicación de este fondo altamente competitivo marca un hito significativo para nuestro Centro. Este proyecto no sólo nos permitirá avanzar en el conocimiento científico y desarrollar soluciones innovadoras que impacten positivamente en la agricultura sostenible y la seguridad alimentaria, sino que también fomentará nuevas alianzas estratégicas y fortalecerá la formación de nuestros y nuestras estudiantes”.

El proyecto, que tiene una duración de tres años, y es renovable por otros tres años, es el séptimo adjudicado por la Universidad Mayor y el segundo en Ciencias Naturales y Exactas, dando cuenta de la consolidación y excelencia de la investigación que se lleva a cabo en nuestra institución.