Los fertilizantes y uso de suelos para la agricultura están afectando de manera significativa nuestra supervivencia; por un lado, los fertilizantes dañan la salud de las personas, el suelo y el ambiente; por otro, se ha demostrado que la actividad agrícola es uno de los principales factores para el aumento del cambio climático que está transformando nuestro planeta de una manera que lo hace cada vez más agresivo para la vida humana. 

Agregado a lo anterior, la seguridad alimentaria, de muchos países, incluido México, está en peligro, ya que los cambios de suelo, su destrucción y el desperdicio de los alimentos pone en en juego también el futuro de nuestra especie. 

Es aquí donde entran en acción un grupo de jóvenes científicos, liderados por el reconocido Profesor Investigador del Departamento de Biotecnologías y Ambientales de la Universidad Autónoma de Guadalajara (UAG), Dr. Miguel Beltrán García, Profesor Investigador con más de 17 años de experiencia, es Nivel 1 del Sistema Nacional de Investigadores desde el 2004 y explica que sus investigaciones van dirigidas, a través del uso de microorganismos, a dar un giro a la agricultura.   

“Existe una demanda creciente de alimentos y una tendencia de la superficie agrícola a reducirse. Por lo que es imperante promover la conservación y el manejo de la diversidad de los ecosistemas. Sumado a esto, el uso alternativo de cultivos para la producción de bioenergía (caña, maíz y recientemente sorgo) y el desafío ante el cambio climático, es necesario contar con una agricultura más eficiente y limpia si es que la humanidad aspira crecer de manera sostenible y socialmente aceptable. Una rama de la biotecnología que puede asegurar una agricultura avanzada es la agrobiotecnología”, dijo. 

Por consenso, siguió, la biotecnología es referida a cualquier aplicación tecnológica que use sistemas biológicos, organismos vivos o sus derivados para crear o modificar productos o procesos para usos específicos. 

Globalmente, en los últimos 15 años la investigación científica agrobiotecnológica ha sido promovida ante los retos que la población demanda, recientemente basados en los objetivos de desarrollo sostenible promovidos por la ONU. La agrobiotecnología incide en 11 de esas 17 propuestas. 

En la UAG, hace un poco más de 15 años se inició un proyecto de investigación que buscaba entender el comportamiento bioquímico-molecular de un hongo que causa una enfermedad que altera la producción de banana y plátanos. Esta investigación dio la pauta para establecer una nueva línea de investigación especializada en agrobiotecnología. Hoy en día este proyecto está consolidado, pero aun en continua expansión. 

Basados en la formación de profesionistas especializados en esta área y las aportaciones científico-tecnológicas, la agrobiotecnología es ahora la punta de lanza como tema de investigación en el área de diseño, ciencia y tecnología de la UAG. Actualmente, al menos tres grupos de investigación, enfocan sus esfuerzos en obtener soluciones aplicadas al campo y a la obtención de desarrollos que influyan en el crecimiento de las plantas con menos insumos y protegidos de enfermedades y afectaciones medioambientales. 

En el laboratorio 309 del ICET, se estudian como herramientas biotecnológicas, microorganismos conocidos como endófitos, que son aquellas bacterias y hongos que residen internamente en los tejidos de las plantas y que basados en propiedades como la fijación de nitrógeno, mejoramiento de la asimilación de nutrientes y de protección contra enfermedades, los convierten en una herramienta útil para desarrollos tecnológicos enfocados en la producción de alimentos y de cultivos de importancia económica para el Estado de Jalisco y el País. 

En este laboratorio se han conjuntado estudiantes de diversas carreras (QFB, IBT, IA, Biología) que han aportado a través de su trabajo resultados vertidos en publicaciones científicas, capítulos de libros, solicitudes de patente y la aplicación a nivel piloto de formulaciones microbianas endófitas en plantaciones comerciales de banana, agave y maíz, mismas que han atraído el reconocimiento externo al laboratorio y a la Universidad Autónoma de Guadalajara.    

De acuerdo a Miguel Beltrán, investigador responsable del laboratorio, la verdadera “dimensión de los logros” obtenidos en la investigación que se lleva a cabo, no solo se resalta en lo anteriormente mencionado e incluso en los 6 premios estatales de innovación, ciencia y tecnología, que los integrantes del laboratorio han obtenido; si no también en la formación profesional especializada de los alumnos UAG que asisten al laboratorio. Los estudiantes llegan con el objetivo de potencializar los conocimientos obtenidos en el aula, sumado al aprendizaje de técnicas novedosas, pero también con la idea de descubrir sus talentos y afinidades. 

Agave, banano y maíz 

En Agave, los esfuerzos están enfocados hacia la restauración y conservación de ecosistemas. El modelo es un agave mezcalero endémico del estado de Oaxaca y que por su uso y tiempo de reproducción (30 años) se encuentra condenado a la extinción.  En este trabajo, se han desarrollado líneas clónales derivadas de semillas, mismas que se han reproducido por micropropagación. Estas plantas han estado sujetas a estrés por frio y se determinó que algunas bacterias endófitas como Achromobacter xylosoxidans, Enterobacter cloacae y Pseudomonas aeruginosa participan en la activación metabólica de la planta de factores que la protegen contra el frio, evitando la muerte de las plantas.  

Este trabajo es conducido por la MC. América Martínez Rodríguez, egresada de la carrera de Biología de la UAG, estudia el doctorado en la Universidad Autónoma de Baja California y es profesora parcial del laboratorio de Bioquímica Microbiana.  

En banano, Ileana Olmos, Ingeniera en Biotecnología egresada por la UAG, quien recibió el Premio Estatal de Innovación y Ciencia del Estado de Jalisco 2020 (actualmente estudiante de maestría y profesora parcial del curso de laboratorio de Bioquímica microbiana), busca relacionar el efecto de la adición de elementos como los lantánidos combinados con bacterias endófitas en la disminución de insumos agrícolas, evitando el uso excesivo de estos y disminuir su efecto contaminante.   

Además, en conjunto con Alumnos de la Carrera de QFB (Alexis Zarate y Jocelyn Gutierrez), analiza el contenido de la estructura microbiana del suelo de plantaciones bananeras perturbadas, con fines de restauración gradual.   

Amanda Gutiérrez (egresada de IBT), Ana Retamoza, Carolina Ramond, Karen Aleriano y Alejandra Montes (alumnas del sexto cuatrimestre de IBT), trabajan en la búsqueda de bacterias endófitas transmitidas por las semillas para desarrollar estimulantes del crecimiento de la planta en condiciones de estrés salino, es decir para poder cultivar plantas en suelos con alto contenido de sales tipo cloruro de sodio o cloruro de potasio.  

“En maíz estamos estudiando fuertemente el efecto de los lantánidos y bacterias de la rizósfera en la asimilación eficiente de nitrógeno y agua. Buscamos que a través de esta combinación las plantas estimulen proteínas que transportan selectivamente nitrógeno y agua. Este proyecto lo llevan a cabo Jessica Silva y Alan Ruiz”, detalló.  

En todos los proyectos se emplean técnicas moleculares, microbiológicas, cultivo de tejidos vegetales y de espectrometría de masas.   

Por último, proyectos paralelos se llevan a cabo en el laboratorio, por ejemplo, Fernanda Gabriel (egresada de la carrera de Ing. Alimentos) está desarrollando una harina de banana verde con fines de desarrollar alimentos funcionales y prebióticos y Nicolás Montes (estudiante de 12º cuatrimestre de IBT) a través de una colección de bacterias ácido-lácticas pretende desarrollar nuevos conservadores de alimentos, utilizando productos microbianos derivados de este tipo de bacterias.