El uso de nitrato para paliar la toxicidad que puede producir el amonio utilizado en la nutrición de las plantas es el tema central de una tesis doctoral defendida por el biólogo Mikel Rivero Marcos en la Universidad Pública de Navarra (UPNA). El trabajo de investigación ha sido dirigido por el catedrático Pedro Aparicio Tejo y la investigadora Idoia Ariz Arnedo, ambos, del Departamento de Ciencias de la UPNA, y por Jose Mª García-Mina Freire, catedrático de la Universidad de Navarra.
Mikel Rivero, nuevo doctor por la UPNA.
El nitrato, un compuesto químico formado por nitrógeno y oxígeno, es un fertilizante que se utiliza para potenciar el crecimiento de las plantas. El problema, tal y como explica el autor de la tesis, es que en el último siglo se ha abusado de él, produciendo la contaminación de suelos y aguas y, en definitiva, constituyendo un riesgo para la salud humana. La alternativa a esta sustancia es el amonio, pero su uso como única fuente nitrogenada no produce un crecimiento igual de satisfactorio en las plantas y, además, diversos factores han producido que pueda incluso ser perjudicial para ellas.
La tesis de Mikel Rivero ofrece una respuesta a este problema, puesto que consiste “en entender por qué el amonio puede ser tan tóxico para las plantas en ausencia de nitrato”. Para responder a esa pregunta, su análisis se centró en la espinaca, una especie altamente sensible al amonio, y concluyó que el uso controlado de nitrato “no solo alivió significativamente los efectos negativos del amonio sino que, a corto plazo, se obtienen plantas con un peso fresco similar a las de control, con el valor añadido desde el punto de vista comercial de que no acumularon apenas nitrato ni oxalatos en hoja”, señala el autor de la tesis.
Mikel Rivero concluye en su investigación que el nitrato no es solo un importante nutriente para las plantas, sino un elemento fundamental para su crecimiento “al regular una plétora de genes, metabolitos y factores de transcripción específicamente dependientes de él”. “Focalizar nuestra atención en esas claves es vital para el manejo del nitrato como modulador de la sensibilidad de las plantas al amonio u otros estreses relacionados, como la acidificación y salinización progresiva de los suelos, y para hacer un uso más eficiente de los fertilizantes nitrogenados”, concluye.
La importancia del nitrógeno para los seres vivos
El aire que se respira en la Tierra está compuesto, aproximadamente, por un 21% de oxígeno y un 79% de nitrógeno. A pesar de ser imprescindible para la vida, puesto que forma parte del ADN y de todas las proteínas de los organismos, este elemento no puede ser aprovechado directamente del aire, únicamente unas pocas bacterias y hongos microscópicos pueden hacerlo. “A excepción de las plantas leguminosas, con las que establecen simbiosis, el resto de ellas lo deben tomar del que hay mineralizado en el suelo, que a su vez procede de la descomposición y deposición de otras plantas y animales. Por eso se abonaba el campo con restos fecales de las granjas”, explica Mikel Rivero. “Sin embargo, la aplicación de materia orgánica en el suelo, aunque buena a medio y largo plazo, no aporta inmediatamente a la planta lo que necesita, lo que es un gran hándicap para el agricultor, debido a las exigencias de mercado de enormes toneladas de grano y alimento en tiempo récord”.
“Si actualmente somos casi 8.000 millones de personas es porque, a finales del siglo XIX, los químicos Fritz Haber y Carl Bosch descubrieron el proceso industrial que permitía obtener, bajo enormes presiones y temperaturas, amoniaco a partir del nitrógeno atmosférico (de hecho, se llama proceso Haber-Bosch). La importancia que tiene este proceso es tal que se calcula que más del 8% del total del consumo de energía mundial se utiliza en esta reacción química. Es más, el 75% de los átomos de nitrógeno de nuestro cuerpo ha pasado por este proceso”, detalla el autor de la tesis. El problema, tal y como se señalaba al inicio, es el abuso de estos fertilizantes, que acaban en acuíferos y ríos, donde producen la multiplicación incontrolada de fitoplancton y macroalgas y, a su vez, estos últimos, al morir, dejan ingente cantidad de materia orgánica que atrae a los organismos descomponedores, que consumen el oxígeno, asfixiando a otros seres vivos. “El ejemplo en nuestro país más sonado recientemente fue el desastre del Mar Menor, en Murcia”, señala el autor de la tesis.
Breve CV de Mikel Rivero
Mikel Rivero es licenciado en Biología por la Universidad de Navarra y Máster Interuniversitario de Agrobiología Ambiental por la Universidad Pública de Navarra. Durante sus estudios de licenciatura, realizó prácticas en el desarrollo de herramientas de control y diagnóstico nutricional para la detección precoz de la clorosis férrica en viñedo en la empresa Agrolab Analítica. Desarrolló su tesis con un contrato predoctoral en la UPNA, donde también fue beneficiario de dos becas de movilidad internacional. También obtuvo una beca del Gobierno de Navarra para realizar una pasantía en el Instituto Tecnológico de Costa Rica.
Para comprender muchos de los mecanismos moleculares clave en la respuesta de la planta a la nutrición de amonio y nitrato, objeto de su tesis, Mikel Rivero dedicó un año de la tesis a una estancia predoctoral en el Instituto de Genética e Investigación Vegetal de Leibniz (IPK de Gatersleben, Alemania), bajo la supervisión del profesor Nicolaus von Wirén. Se trata de un grupo colaborador de prestigio internacional pionero en el estudio del transporte del nitrógeno y especialmente de amonio donde el autor de la tesis tuvo la oportunidad de aprender técnicas avanzadas de secuenciación y transcriptómica molecular en la planta modelo Arabidopsis thaliana.
Mikel Rivero ha participado en tres proyectos de investigación del Ministerio de Economía y Competitividad y en un cuarto del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Es autor de cuatro publicaciones internacionales y ha escrito el libro “21 segundos contemplando el universo”, de la editorial Círculo Rojo.