DARkWIN rastrejarà les preferències de borinots (que seran seguits per radiofreqüència) perquè serveixin de guia en la selecció natural i millora de plantes. Ho faran en un cultiu experimental, exposat a la calor i a la sequera, i amb tecnologia Internet de les coses vives (Living IoT).

Un dels borinots del projecte, con una etiqueta passiva RFID

Com es poden adaptar els cultius al canvi climàtic per mantenir la seguretat alimentària? "Els models de canvi climàtic preveuen una pèrdua d'un 30% en el rendiment dels cultius al sud d'Europa els propers 50 anys", explica Francisco Pérez Alfocea, investigador del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS) del CSIC.

La raó d'aquesta pèrdua són factors com ara l'escassetat d'aigua, l'augment de les temperatures, la salinitat i les deficiències de nutrients. Combinats, aquests factors redueixen la productivitat, ja que afecten la fisiologia de la planta durant la floració, però també afecten els serveis de l'ecosistema, com la interacció planta-pol·linitzador, essencial per a molts cultius.

Un nou projecte proposa un enfocament singular i innovador per seleccionar varietats de plantes més resistents. Batejat amb l'acrònim de DARkWIN, proposa rastrejar les preferències dels pol·linitzadors perquè serveixin de guia a la selecció natural i millora de plantes. Ho faran en un cultiu de tomàquets, exposat a la calor ia la sequera, i amb tecnologia de 'Living IoT' ('internet de les coses vives') per quantificar el grau de benestar de les plantes mitjançant l'anàlisi de la interacció entre plantes, ambient i pol·linitzadors.

El 'quid’ està en les flors

"Sabem que, a la fisiologia de la planta, el transport d'aliment des de la fulla fins a la flor es redueix a les plantes de baixa resiliència", continua explicant aquest investigador. Fins ara, tots els estudis se centraven en el que passava a les fulles de les plantes. Però “les flors són millors indicadors del benestar de la planta”. De fet, la composició química de les flors canvia en resposta a la calor i la sequera, igual que la quantitat de pol·len i nèctar que produeixen les flors i que, en última instància, serveixen com a aliment per als pol·linitzadors.

“No obstant això”, apunta aquest investigador, “lluny d'utilitzar la visió dels pol·linitzadors per millorar els cultius, els humans han contribuït al declivi de les abelles i altres pol·linitzadors a través de monocultius intensius i l'ús massiu de fertilitzants i pesticides. que dificulta encara més la producció futura d'aliments.”

La realitat és que, els cultius actuals, seleccionats al llarg de dècades per prioritzar-ne el rendiment, són poc resistents. “La perspectiva humana ha estat la força impulsora de la domesticació de plantes en els darrers 10.000 anys, prioritzant trets d'interès en les varietats per assegurar la subsistència humana i ignorant altres trets com la resistència a factors ambientals o la interacció amb els pol·linitzadors, que inicialment semblaven irrellevants”, apunta Pérez Alfocea. Es cercaven plantes més productives en les condicions més òptimes possibles. Però amb el canvi climàtic, les condicions seran progressivament menys òptimes. "La selecció de caràcters reproductius ha anat en paral·lel a la pèrdua de trets de resistència".

Selecció de plantes guiada pels pol·linitzadors

A DARkWIN s'usarà un sistema de geoposicionament de borinots basat en tecnologia de radiofreqüència, per avaluar-ne la interacció amb les plantes. Tal com explica Pérez Alfocea, es col·locarà en un grup de borinots una petita etiqueta passiva RFID que és identificada per radiofreqüència.

Després de diverses proves, l'equip ha confirmat que els borinots poden volar sense cap problema amb l'etiqueta. La col·locació d'unes antenes properes a les flors permetrà quantificar les preferències dels borinots. "Es registraran variables com el nombre de visites d´un o diversos borinots a les diferents plantes, el temps de permanència, l´evolució al llarg dels dies…", apunta aquest investigador.

Atès que la vida mitjana d'una etiqueta passiva RFID a l'abellot és d'uns cinc dies (bé perquè li cau o bé perquè l'insecte deixa de volar, o altres circumstàncies), l'equip de recerca estarà “etiquetant borinots de forma constant durant el període de floració”, fa broma Pérez Alfocea.

DARkWIN generarà les primeres varietats precomercials de tomàquet basades en el procés natural de selecció impulsat per pol·linitzadors en condicions de canvi climàtic

El primer experiment a escala de població es realitzarà en una plataforma de fenotipat especialment dissenyada, i s'aplicarà a un cultiu amb 53 línies de mapeig genètic de tomàquet, les quals seran analitzades en funció de les preferències dels borinots.

"Aquestes línies contenen segments d'ADN procedent d'una mena de tomàquet silvestre més resistent, cosa que permetrà generar una base de dades de dimensions sense precedents, inclosos els trets nutricionals, metabòlics i genètics de les flors", apunta l'investigador. L'objectiu és identificar els gens responsables de les preferències de pol·linitzadors i de la resistència de les plantes a l'estrès per sequera i calor.

Primeres varietats pre-comercials

El projecte DARkWIN generarà les primeres varietats precomercials de tomàquet basades en el procés natural de selecció impulsat per pol·linitzadors en condicions de canvi climàtic. Aquest nou enfocament “pot canviar el paradigma actual de cribratge i selecció de plantes i trobar nous camins per a la millora assistida per interaccions ecològiques, millorant de manera natural els cultius i els serveis ecosistèmics”.

Camp on es desenvoluparà el projecte.

En rescatar els trets ancestrals de les plantes, la tecnologia proposada per DARkWIN persegueix desenvolupar noves varietats, amb flors més resistents davant de condicions adverses, amb qualitat i valor nutricional, que siguin eficients en l'ús dels recursos, i que tinguin capacitat de creació de xarxes ecosistèmiques.

La principal aplicació és assegurar el potencial de subministrament mundial d'aliments i nutrients en unes condicions climàtiques adverses, ja que el 75% dels cultius d'alimentació humana depenen dels pol·linitzadors, inclòs el 84% de les espècies cultivades a la UE, cosa que genera el 31% dels ingressos de la producció agrícola.

El projecte, que es desenvoluparà durant els propers tres anys i mig, està finançat pel programa Pathfinder de la European Innovation Council (Horizonte Europa). El consorci interdisciplinari compta amb la participació de cinc centres de recerca: el CEBAS-CSIC, que coordina el projecte; el Centre d'Automàtica i Robòtica (CAR, CSIC-UPM); l'Estación Biológica de Doñana del CSIC (EBD-CSIC); el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP-CSIC); i l’ Instituto Max Planck d’Alemanya, així com amb tres empreses del sector agroalimentari (una francesa i dues espanyoles).

Com a curiositat, el nom del projecte, DARkWIN, amaga un petit joc de paraules. “D'una banda, el criteri clàssic en la selecció i millora, segons el qual les plantes més fosques, de color verd més intens, són les més resistents als ulls del millorador, que en anglès seria 'Dark plants Win', és a dir , les plantes fosques guanyen”, apunta Pérez Alfocea. “D'altra banda, conté el concepte darwinià (Darwin) de selecció natural basat en interaccions ecològiques, en aquest cas, pels insectes pol·linitzadors”.