Las defensas del cacao para enfrentar una sequía

Unas 35.000 familias viven del cultivo de cacao en Colombia, del cual se obtiene el chocolate, ese que comemos y tomamos. Aunque el país está lejos de ocupar los primeros lugares de producción (se encuentra en el décimo puesto, según Procolombia), este cultivo es una de las opciones económicas más promisorias para el futuro de las regiones más pobres del país; incluso ha sido la principal apuesta para sustituir cultivos ilegales. Pero, al igual que a todo el planeta, el cambio climático lo afecta en gran medida.

En 2021, el país rompió su propio récord de producción: logró 70.205 toneladas y unas ventas cercanas a los $170.000 millones. Este cultivo se vuelve cada vez más llamativo para los agricultores, pero tiene sus complejidades, que se suman a las amenazas que limitan su crecimiento, varias de ellas ligadas al cambio climático, como la mayor incidencia de enfermedades o los períodos de sequía.

Un grupo de investigadores de la Pontificia Universidad Javeriana decidió indagar sobre cuáles son las variedades de cacao mejor preparadas para soportar una sequía, pues, según el más reciente informe del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (marzo de 2022), entre los muchos retos que enfrenta Latinoamérica están las sequías, que serán cada vez más extremas.

La investigación se centró en siete de los clones que la Federación Nacional de Cacaoteros (Fedecacao) recomienda para la siembra. Los expusieron a un período simulado de sequía severa para evaluar cuáles son los que mejor la soportan e identificar sus mecanismos de defensa, información relevante a la hora de decidir cuál cultivar.

De gota en gota

Con la colaboración de la empresa Geoambiente, ubicada en Pacho (Cundinamarca), se sembraron las plántulas genéticamente parecidas de una misma variedad (de ahí el nombre de clones), conservando así todos sus atributos genéticos, explica Wilson Terán, doctor en bioquímica y biología molecular, y quien participa en el proyecto.

En uno de los invernaderos se dispusieron plantas de 10 meses de cada clon y se inició el experimento, que se centraba en comparar dos grupos, uno al que no se le daría agua por 26 días seguidos y otro (el grupo control) que recibiría un riego cada tres días, explica la doctora en fisiología vegetal Loyla Rodríguez.

Todos los días Mayra Osorio, estudiante del doctorado en ciencias biológicas de la Universidad Javeriana -quien recibió recientemente la beca Formación de Capital Humano de Alto Nivel para el Departamento de Norte de Santander-, revisaba tanto los parámetros del suelo que indicaban la severidad de la sequía como los fisiológicos de las plantas de ambos grupos, y anotaba en su libreta los cambios que presentaban. Aunque era obvio que todas las que estaban en sequía expresaran algún tipo de afectación, el equipo quería saber cuáles se defendían mejor del estrés hídrico y en qué consistían sus mecanismos de protección.

Entre los parámetros que se analizaron durante los primeros 26 días están los relacionados con el estado hídrico de la planta, la eficiencia en la fotosíntesis, la respiración y transpiración, la salud de las membranas y el contenido de agua en el suelo. A partir del día 27 inició el proceso que la profesora Rodríguez denomina “riego de hidratación”, que dura cuatro días: “A pesar de la severidad del estrés aplicado, los resultados fueron positivos para los clones, los cuales recuperaron prácticamente todos sus procesos, muy rápido y en niveles comparables a aquellos de las plantas control”, argumenta.

Resiliencia vegetal

Los investigadores utilizaron algo que llaman “parámetros plásticos”, los cuales varían según lo que ocurra en el ambiente. Estos permiten entender indirectamente los cambios en el funcionamiento de algunos órganos del cuerpo de las plantas, lo que se conoce como fisiología.

Por ejemplo, al estudiar el proceso de fotosíntesis, ligado a la producción de energía química, es decir, al rendimiento, el grupo analizó cuál clon lograba mantenerlo de manera más estable. Ese fue el caso del clon EET8, que pudo mantener sus procesos fotosintéticos, administró de manera positiva la poca agua que tenía y mantuvo los estomas -por donde “respiran” las plantas- más abiertos que los demás, lo que se conoce como conductancia estomática.

En respuesta a la falta de agua, las plantas cierran sus estomas para transpirar menos y no perder demasiada agua, explica Osorio. Sin embargo, es por medio de los estomas que las plantas capturan el carbono atmosférico para asegurar su fotosíntesis; por ende, cerrarlos tiene un precio alto, al disminuir la producción de energía y el crecimiento. La profesora Rodríguez comenta que una cosa es que la fotosíntesis disminuya -algo que era esperable-, pero otra es que la maquinaria se arruine. “No hubo una reducción tan severa” y las plantas se recuperaron, comenta.

Algunos de los otros parámetros medidos fueron el potencial hídrico de las hojas (que tiene que ver con la capacidad de ahorro de agua de la planta); los mecanismos de defensa, como el ajuste osmótico (cuando la planta dirige parte de su metabolismo a producir compuestos encargados del equilibrio de fluidos y una mayor retención de agua), o la cantidad de agua en el suelo y su potencial hídrico, que permitió monitorear la severidad del estrés.

Con esos datos, el equipo seleccionó tres clones que presentaron una respuesta diferente al mismo estrés: el EET8, por las razones descritas; el TSH565, en el que encontraron buenos niveles de agua en las hojas y un proceso fotosintético intermedio, y el ISC60, al concluir que fue el que tuvo la eficiencia en el uso del agua y la tolerancia más bajas al déficit hídrico.

De la fisiología a la genética

Para Terán, este estudio emplea un abordaje en el que se investigan las características fisiológicas y genéticas: “Combinar evaluaciones fisiológicas con aproximaciones de última generación, como las que brindan las ciencias genómicas, nos lleva a una mejor comprensión de las respuestas complejas que caracterizan a los seres vivos”.

Así, el equipo ya sabe cómo cambia la fisiología de la planta, pero ahora quiere analizar más específicamente cuáles son esos genes que logran desarrollar una mejor tolerancia, qué mecanismos se activan y cómo funcionan.

Para Silvia Ferrini, doctora en estadística aplicada, docente de las universidades de East Anglia y de Siena, y experta en economía medioambiental, la investigación científica sobre las características de semillas y clones es relevante, ya que ayuda a los agricultores a introducir nuevas y mejores prácticas de manejo. El reto está en llevarles ese conocimiento. “Esta investigación coincide con lo expuesto por el Gobierno en programas como el de “Transformación productiva”, de Procolombia, que tiene como objetivo aumentar significativamente la productividad del sector”, asegura.

También sugiere hacer pruebas en campo y, aunque aplaude el estudio de las especies que más se comercializan, hace un llamado para no olvidar la importancia de las especies nativas en este tipo de estudios.

Entender los procesos genéticos, bioquímicos y fisiológicos que utilizan estas variedades de cacao para ser más eficientes a la hora de enfrentar una sequía es clave para escoger las plantas más resilientes.

Unas 35.000 familias viven del cultivo de cacao en Colombia, del cual se obtiene el chocolate, ese que comemos y tomamos. Aunque el país está lejos de ocupar los primeros lugares de producción (se encuentra en el décimo puesto, según Procolombia), este cultivo es una de las opciones económicas más promisorias para el futuro de las regiones más pobres del país; incluso ha sido la principal apuesta para sustituir cultivos ilegales. Pero, al igual que a todo el planeta, el cambio climático lo afecta en gran medida.

En 2021, el país rompió su propio récord de producción: logró 70.205 toneladas y unas ventas cercanas a los $170.000 millones. Este cultivo se vuelve cada vez más llamativo para los agricultores, pero tiene sus complejidades, que se suman a las amenazas que limitan su crecimiento, varias de ellas ligadas al cambio climático, como la mayor incidencia de enfermedades o los períodos de sequía.

Un grupo de investigadores de la Pontificia Universidad Javeriana decidió indagar sobre cuáles son las variedades de cacao mejor preparadas para soportar una sequía, pues, según el más reciente informe del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (marzo de 2022), entre los muchos retos que enfrenta Latinoamérica están las sequías, que serán cada vez más extremas.

La investigación se centró en siete de los clones que la Federación Nacional de Cacaoteros (Fedecacao) recomienda para la siembra. Los expusieron a un período simulado de sequía severa para evaluar cuáles son los que mejor la soportan e identificar sus mecanismos de defensa, información relevante a la hora de decidir cuál cultivar.

De gota en gota

Con la colaboración de la empresa Geoambiente, ubicada en Pacho (Cundinamarca), se sembraron las plántulas genéticamente parecidas de una misma variedad (de ahí el nombre de clones), conservando así todos sus atributos genéticos, explica Wilson Terán, doctor en bioquímica y biología molecular, y quien participa en el proyecto.

En uno de los invernaderos se dispusieron plantas de 10 meses de cada clon y se inició el experimento, que se centraba en comparar dos grupos, uno al que no se le daría agua por 26 días seguidos y otro (el grupo control) que recibiría un riego cada tres días, explica la doctora en fisiología vegetal Loyla Rodríguez.

Todos los días Mayra Osorio, estudiante del doctorado en ciencias biológicas de la Universidad Javeriana -quien recibió recientemente la beca Formación de Capital Humano de Alto Nivel para el Departamento de Norte de Santander-, revisaba tanto los parámetros del suelo que indicaban la severidad de la sequía como los fisiológicos de las plantas de ambos grupos, y anotaba en su libreta los cambios que presentaban. Aunque era obvio que todas las que estaban en sequía expresaran algún tipo de afectación, el equipo quería saber cuáles se defendían mejor del estrés hídrico y en qué consistían sus mecanismos de protección.

Entre los parámetros que se analizaron durante los primeros 26 días están los relacionados con el estado hídrico de la planta, la eficiencia en la fotosíntesis, la respiración y transpiración, la salud de las membranas y el contenido de agua en el suelo. A partir del día 27 inició el proceso que la profesora Rodríguez denomina “riego de hidratación”, que dura cuatro días: “A pesar de la severidad del estrés aplicado, los resultados fueron positivos para los clones, los cuales recuperaron prácticamente todos sus procesos, muy rápido y en niveles comparables a aquellos de las plantas control”, argumenta.

Resiliencia vegetal

Los investigadores utilizaron algo que llaman “parámetros plásticos”, los cuales varían según lo que ocurra en el ambiente. Estos permiten entender indirectamente los cambios en el funcionamiento de algunos órganos del cuerpo de las plantas, lo que se conoce como fisiología.

Por ejemplo, al estudiar el proceso de fotosíntesis, ligado a la producción de energía química, es decir, al rendimiento, el grupo analizó cuál clon lograba mantenerlo de manera más estable. Ese fue el caso del clon EET8, que pudo mantener sus procesos fotosintéticos, administró de manera positiva la poca agua que tenía y mantuvo los estomas -por donde “respiran” las plantas- más abiertos que los demás, lo que se conoce como conductancia estomática.

En respuesta a la falta de agua, las plantas cierran sus estomas para transpirar menos y no perder demasiada agua, explica Osorio. Sin embargo, es por medio de los estomas que las plantas capturan el carbono atmosférico para asegurar su fotosíntesis; por ende, cerrarlos tiene un precio alto, al disminuir la producción de energía y el crecimiento. La profesora Rodríguez comenta que una cosa es que la fotosíntesis disminuya -algo que era esperable-, pero otra es que la maquinaria se arruine. “No hubo una reducción tan severa” y las plantas se recuperaron, comenta.

Algunos de los otros parámetros medidos fueron el potencial hídrico de las hojas (que tiene que ver con la capacidad de ahorro de agua de la planta); los mecanismos de defensa, como el ajuste osmótico (cuando la planta dirige parte de su metabolismo a producir compuestos encargados del equilibrio de fluidos y una mayor retención de agua), o la cantidad de agua en el suelo y su potencial hídrico, que permitió monitorear la severidad del estrés.

Con esos datos, el equipo seleccionó tres clones que presentaron una respuesta diferente al mismo estrés: el EET8, por las razones descritas; el TSH565, en el que encontraron buenos niveles de agua en las hojas y un proceso fotosintético intermedio, y el ISC60, al concluir que fue el que tuvo la eficiencia en el uso del agua y la tolerancia más bajas al déficit hídrico.

De la fisiología a la genética

Para Terán, este estudio emplea un abordaje en el que se investigan las características fisiológicas y genéticas: “Combinar evaluaciones fisiológicas con aproximaciones de última generación, como las que brindan las ciencias genómicas, nos lleva a una mejor comprensión de las respuestas complejas que caracterizan a los seres vivos”.

Así, el equipo ya sabe cómo cambia la fisiología de la planta, pero ahora quiere analizar más específicamente cuáles son esos genes que logran desarrollar una mejor tolerancia, qué mecanismos se activan y cómo funcionan.

Para Silvia Ferrini, doctora en estadística aplicada, docente de las universidades de East Anglia y de Siena, y experta en economía medioambiental, la investigación científica sobre las características de semillas y clones es relevante, ya que ayuda a los agricultores a introducir nuevas y mejores prácticas de manejo. El reto está en llevarles ese conocimiento. “Esta investigación coincide con lo expuesto por el Gobierno en programas como el de “Transformación productiva”, de Procolombia, que tiene como objetivo aumentar significativamente la productividad del sector”, asegura.

También sugiere hacer pruebas en campo y, aunque aplaude el estudio de las especies que más se comercializan, hace un llamado para no olvidar la importancia de las especies nativas en este tipo de estudios.

Entender los procesos genéticos, bioquímicos y fisiológicos que utilizan estas variedades de cacao para ser más eficientes a la hora de enfrentar una sequía es clave para escoger las plantas más resilientes.