Investigación científica
Una estrategia desde el suelo hasta la alimentación familiar
La mayoría de las plantas de interés agrícola, como las que se cultivan en las milpas son capaces de asociarse con microorganismos del suelo como HMA y/o BFN. La presencia de éstos mejora el rendimiento de los cultivos al facilitar y promover un mejor crecimiento y asimilación de nutrientes, particularmente en suelos naturalmente pobres como los montañosos. En México, el acervo genético de plantas cultivadas y organismos simbiontes de sus raíces es asombroso. En los años 40, las milpas de México en una misma comunidad contenían una gran diversidad de plantas: hasta 18 variedades locales de maíz, 10 variedades de frijol, al menos 3 variedades de calabazas, y 18 cultivos asociados tales como chiles, tomatillos, yucas, malanga, y cañas. Estos cultivares, además de proveer de alimento a las familias campesinas, tienen el potencial de contribuir a la sustentabilidad del agroecosistema al propiciar un retorno de nutrientes al suelo más eficiente, y fomentar una biota edáfica diversa. Ésta, al ser el resultado de procesos milenarios de coevolución entre cultivos y microorganismos específicos se asocia a una productividad sustentable a mediano y largo plazo. A pesar de tal acervo milenario en nuestro país, los cultivos asociados y la diversidad intraespecífica de plantas se han ido perdiendo debido a la creciente demanda de alimento, a la cual se le ha hecho frente mediante el uso indiscriminado de agroquímicos, la intensificación y homogenización de los cultivos y el uso variedades mejoradas de maíz y frijol.
Nuestras investigaciones en milpas de montaña apuntan a que las transformaciones que han sufrido las milpas no sólo no han mejorado la productividad de autoconsumo, sino por el contrario, han deteriorado paulatinamente la fertilidad del suelo, la productividad y la diversidad y calidad de alimentos producidos.
La evidencia científica disponible apoya fuertemente la posibilidad de mejorar la eficiencia de los sistemas productivos de autoabasto a través de una diversificación de cultivos basada en un conocimiento científico acerca de las relaciones simbióticas de los cultivos con Hongos Micorrícico Arbusculares (HMA) y Bacterias Fijadoras de Nitrógeno (BFN) nativas. Las tecnologías de identificación genética tales como la secuenciación masiva, disponibles actualmente, constituyen la herramienta idónea para desarrollar dicho conocimiento y sentar las bases para maximizar la productividad de cultivos diversos y nutricios, sin continuar incrementando la dependencia de los fertilizantes nitrogenados y fosfatados.
La sola inoculación de microsimbiontes en milpas poco diversas no resulta eficaz para incrementar la productividad porque, aunque las simbiosis no son estrictas en la identidad específica de los simbiontes, si existen claras preferencias y los microorganismos inoculados tienden a ser eliminados en la competencia por aquellos que mejor se asocian con los escasos cultivos prevalecientes, aun si no se trata de simbiosis muy eficientes. Por ello, una vez identificadas las simbiosis más benéficas para un espectro de cultivos nativos, es necesario utilizar los diseños y modelos espaciales de distribución de cultivos (Negrete-Yankelevich y Fox 2015) que fomenten su proliferación y en los casos necesarios, la reintroducción a través de inóculos nativos. Como resultado, aunado al incremento en la eficiencia productiva de la milpa, se encuentra la diversidad de cultivares asociados que repercute de manera importante en la biodiversidad en el suelo de la milpa. Esta relación, establece una vía mediante la cual, la conservación de la diversidad edáfica puede traducirse en mejoras importantes en la cantidad y calidad de los alimentos derivados de la milpa familiar y por tanto, utilizarse como un indicador del nivel de seguridad alimentaria familiar. La meta científica de este proyecto es desarrollar un modelo integral (microsimbiontes-cultivos-alimentación familiar) y culturalmente relevante de manejo y diversificación de la milpa para comunidades rurales mexicanas de alta marginación. Por primera vez, se establecerá con indicadores cuantitativos y cualitativos el vínculo entre la salud y diversidad genética del suelo, la producción en la milpa de autoconsumo y la salud nutricional de la familia.
Hongos Micorrícico Arbusculares
Existe una variabilidad importante en el número de especies de Hongos Micorrícico Arbusculares (HMA) entre milpas; algunas de ellas poseen una riqueza mayor a la de cualquier otro sistema productivo, particularmente cuando están presentes las variedades de maíz nativas más micotróficas (que establecen mejores relaciones simbióticas). Asimismo, sabemos que la disponibilidad de fósforo para las plantas y la capacidad de los suelos de establecer simbiosis micorrízica con plantas de maíz disminuyen con la reducción de la riqueza específica de cultivos (Negrete-Yankelevich et al. 2013).
Estamos caracterizando en las milpas de Ocotepec la condición en la que se encuentran las poblaciones de los maíces que se emplean en estas milpas, con miras a la conservación del acervo genético del grupo de productoras y proponer estrategias de manejo. Los resultados sugieren que, de continuar con las mismas prácticas de siembra desestructurada, es muy probable que los tres grupos genéticos en los que se encuentra actualmente dividida la población se unifiquen y formen uno solo. Esto significaría una reducción de la diversidad genética y muy probablemente tendría un impacto negativo para los maíces de la comunidad.
Simultáneamente estamos caracterizando que especies de HMAs se encuentran asociados a los diferentes maíces de las milpas, con el fin de conocer si alguno de estos maíces promueve una mayor diversidad en la asociación con estos hongos y/o mejor manejo de nutrientes, como el fósforo, que sea beneficioso para el desarrollo de las plantas. Para ello estamos utilizando estrategias de secuenciación masiva o metagenómica que nos permitirán conocer la diversidad de HMAs asociados a cada tipo de maíz. El objetivo final es proponer a las productoras los tipos de maíz deben tener siempre en sus milpas para promover una mejor diversidad de HMAs en sus suelos.
Bacterias Fijadoras de Nitrógeno
En cuanto a las bacterias fijadoras de nitrógeno (BFN), sabemos que la presencia de Rhizobium etli (simbionte del frijol Phaseolus vulgaris y endófito natural del maíz) es baja y en algunas milpas nula, por lo que propusimos la inoculación de plantas de frijol y maíz como estrategia para mejorar el rendimiento de las milpas. Dada la baja tolerancia de R. etli a la acidez común de los suelos de Veracruz y con el fin de preservar otros frijoles nativos recomendamos promover el cultivo de plantas de Phaseolus lunatus que establecen simbiosis muy eficientes con otras BFN del género Bradyrhizobium, para conservar la fertilidad del suelo (López-López et al. 2013). Por otro lado para P. vulgaris hemos identificado una nueva especie muy eficiente a la que hemos propuesto nombrar R. popolucense. La caracterización moderna de cepas recurre a la información de los genomas completos por lo que hemos obtenido los genomas de algunas cepas de esta nueva especie de Rhizobium. La identificación de los tipos de frijol se basa en secuencias de marcadores moleculares que han permitido revelar la diversidad de frijoles en la zona.
Referencias
(1) López-López A., Negrete-Yankelevich S., Rogel, M.A., Ormeño-Orrillo, E., Martínez, J., Martínez-Romero, E., 2013. Native bradyrhizobia from Los Tuxtlas in Mexico are symbionts of Phaseolus lunatus (lima bean). Systematic and Applied Microbiology. 36 (1): 33-38.
(2) Negrete-Yankelevich, S., Fox, G. 2015. Spatial variation and linear modelling of ecological data. EN Fox, G. A., Negrete-Yankelevitch, S., and Sosa, V. Ecological Statistics: Contemporary theory and Application. Oxford, Oxford University Press. p. 229-261.
(3) Negrete-Yankelevich, S. Maldonado-Mendoza, I.E., Lázaro Castellanos, J.O., Sangabriel-Conde, W. Martínez-Álvarez, J.C. 2013. Arbuscular mycorrhizal root colonization and soil P availability are positively related to agrodiversity in Mexican maize polycultures. Biology and Fertility of Soils. 49 (2): 201-212.
(4) Negrete-Yankelevich, S., Porter-Bolland, L., Blanco Rosas J.L. Barois I., 2013b. Historical roots of the spatial, temporal and diversity scales of agriculture in Sierra de Santa Marta, Los Tuxtlas. Environmental Management. 52 (1): 45-60.
(5) Martínez, J., Negrete-Yankelevich S., Gómez Godinez L., Reyes, R., Degli Esposti, M., Martínez Romero E. 2016. Short term evolution of rhizobial strains towards sustainability in agriculture. IN Sowinski, Susana Castro (Ed.) Microbial Models: From Environmental to Industrial Sustainability.
(6) Sangabriel-Conde, W., Negrete-Yankelevich, S., Maldonado-Mendoza, I.E., Trejo, D. 2014. Maize landraces from Los Tuxtlas, Mexico show varying mycorrhizal dependency for P uptake. Biology and Fertility of Soils. 50:405–414.
(7) Martínez, J., Negrete-Yankelevich S., Gómez Godinez L., Reyes, R., Degli Esposti, M., Martínez Romero E. In Press. Short term evolution of rhizobial strains towards sustainability in agriculture. IN Sowinski, Susana Castro (Ed.) Microbial Models: From Environmental to Industrial Sustainability.
(8) Sangabriel-Conde, W., Maldonado-Mendoza, I.E., Mancera-López, M.E., Cordero-Ramírez, J.D., Trejo, D., Negrete-Yankelevich, S., 2015. Glomeromycota associated with Mexican native maize landraces in Los Tuxtlas, Mexico. Applied Soil Ecology. 87: 63–71.
