* La licencia de esta tecnología que pertenece a la UNAL está disponible para fines educativos. Foto Cortesía: Igor Stevanovic / Science Photo Istscience Photo Library vía AFP.

Agricultura & Ganadería

(UN – Miércoles 13 de noviembre de 2024).- Con una aplicación para teléfonos inteligentes, junto con un dispositivo impreso en 3D, se ha desarrollado un sistema que mide de forma rápida y económica el contenido de nitrógeno y clorofila en las plantas de cultivo, como por ejemplo soja, arroz, maíz, e incluso flores. Esta herramienta busca reducir el uso indiscriminado de fertilizantes, contribuyendo así a la protección del ambiente, al tiempo que optimiza el rendimiento agrícola. La tecnología ya está disponible para uso educativo.

El nitrógeno es un componente vital del ADN y de las proteínas de cualquier forma de vida en el planeta, y es el nutriente más utilizado en los fertilizantes; además forma parte estructural de la molécula de la clorofila, principal pigmento que le otorga la coloración verde a las plantas y que es el responsable de absorber la energía luminosa necesaria para iniciar el proceso de fotosíntesis, mediante el cual ellas convierten el carbono, el oxígeno y el hidrógeno que obtienen del aire y del agua en azúcares simples que permiten su desarrollo.

El ingeniero agrónomo Juan Carlos Pérez Naranjo, profesor de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín y director del proyecto, explica que “la planta solo aprovecha entre el 30 y el 50 % del fertilizante sintético utilizado, el resto del nitrógeno se desnitrifica o elimina, percola (moverse a través de un medio poroso) por el suelo en forma de nitratos que pasan al agua subterránea y se volatiliza en el aire”.

Por el contrario, Clorofila Maps establece cómo aplicar nitrógeno de forma correcta: “así se ahorrarían muchos problemas de contaminación en el planeta y se obtendrían los mayores rendimientos posibles; además la cantidad de nitrógeno solo, como fertilizante, es mucho mayor que la de sumar todos los demás nutrientes”.

Según la Asociación de Técnicos de la Caña de Azúcar (Tecnicaña), Colombia es uno de los mayores consumidores de fertilizantes de América Latina, gastando alrededor del 35 % del coste de producción de alimentos en fertilizantes y productos agroquímicos.

App y dispositivo 3D funcionan en celulares

El desarrollo de Clorofila Maps es parte de una investigación doctoral en Ciencias Agrarias, adelantada en la UNAL Sede Medellín por Karen Stefanie Ospino, cuya tesis se centra en el ajuste de un dispositivo con tecnología 3D, acoplado al sensor de luz ambiental de los teléfonos inteligentes, el cual logró medir la cantidad de clorofila y nitrógeno en cultivos como palma de aceite, café, cacao, papa y pasto kikuyo.

“El sistema se puede aplicar en cualquier cultivo; las mediciones que aparecen en cuestión de segundos en la aplicación (app)móvil les permiten a los agricultores tomar decisiones precisas sobre la cantidad de fertilizante que deben aplicar. Con este accesorio y la aplicación móvil cualquier agricultor puede evaluar si es necesario fertilizar o no, dependiendo de la concentración de nutrientes en las hojas”, explica el docente de la UNAL.

Añade que “es muy común que los agricultores apliquen la misma cantidad de fertilizante en todo el campo sin conocer realmente las dosis que requieren, o que en ocasiones no se necesita la misma cantidad en toda el área, o ni siquiera se debe aplicar cuando la planta tiene los suficientes niveles críticos de ese nutriente”.

La aplicación no solo permite medir estos nutrientes, sino que también utiliza el GPS del teléfono para georreferenciar los datos, creando un mapa del campo con la distribución de nitrógeno y clorofila en tiempo real. Esto permite identificar áreas específicas que requieren fertilización, evitando la aplicación uniforme en todo el terreno.

“Este sistema permite determinar cuánto nitrógeno necesita una planta, evitando excesos y sus efectos negativos. Por ejemplo, si el nivel crítico del aguacate es 2,5% de nitrógeno, al medirlo con el accesorio 3D, si las hojas superan ese porcentaje, no se aplica fertilizante. La clave está en conocer el nivel crítico, es decir la concentración de nutrientes por encima de la cual la planta no responde al fertilizante, o por debajo del cual sí lo hace para su crecimiento”, subraya el profesor.

De bajo costo y fácil de usar

Una de las ventajas de esta tecnología es su bajo costo y facilidad de acceso, mientras que los métodos convencionales de análisis de suelo y plantas requieren movilizar las muestras hacia laboratorios con equipos especializados y personal capacitado, Clorofila Maps ofrece una alternativa rápida y accesible.

“Con este sistema se pueden tomar más de 1.000 lecturas en una mañana y no se tiene que esperar días a que salgan los resultados, también se reduce la huella de carbono sin tener que enviar las muestras de un lado a otro”, anota el profesor Pérez.

La licencia de esta tecnología que pertenece a la UNAL está disponible para fines educativos. Esto significa que la aplicación y el dispositivo se pueden emplear en clases de agronomía y en talleres de formación para estudiantes y agricultores, promoviendo así el uso responsable de los recursos en el campo.

“El diseño del dispositivo está publicado como ‘diseño abierto’ para que cualquiera pueda replicarlo utilizando una impresora 3D, lo que facilita su adopción en cualquier parte del mundo; ya determinar los nutrientes se tendría que calibrar en cada lugar si se construyen en otros lugares sus equipos”, destaca.

El dispositivo se puede replicar a partir de las instrucciones en esta dirección:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468067224000919

* El asaí es el fruto de una palmera autóctona de las selvas colombianas. Foto Cortesía: Evaristo SA-AFP.

Agricultura & Ganadería

(UN – Viernes 1 de noviembre de 2024).- La eficacia del suplemento radica en utilizar una enzima que descompone las semillas de la palmera asaí (Euterpe precatoria) – también conocida como azaí, acaí, o açaí en portugués– en fragmentos de azúcar que contienen pequeñas unidades de esta y que contribuyen a la alimentación de los microorganismos “buenos” del intestino de los peces, favoreciendo así una flora intestinal equilibrada y reduciendo el uso de antibióticos.

El suplemento, elaborado por el Grupo de Alimentos Frutales (GAF) del Instituto de Biotecnología y Agroindustria (IBA), de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, fortalecería la salud intestinal de las tilapias de manera natural, disminuyendo así, en parte, de la dependencia de antibióticos.

Sarha Lucía Murillo Franco, magíster en Ingeniería de la UNAL Sede Manizales, aclara que “este no posee propiedades antibióticas, pero como mejora el funcionamiento intestinal de los peces, estos se enferman menos, y por lo tanto se reduciría el uso de antibióticos, lo cual beneficiaría tanto a las tilapias como a las personas que las consumen”.

Al entrar en el sistema digestivo, los antibióticos generan residuos que se pueden filtrar en el entorno y contribuir a la resistencia antimicrobiana, un problema de creciente preocupación global. Se estima que al menos 700.000 muertes anuales son atribuibles a infecciones resistentes a antibióticos. Este número podría aumentar a 10 millones para 2050 si no se toman medidas adecuadas, según la Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Centro Europeo para la Prevención y el Control de Enfermedades (ECDC).

“Se trata de un mecanismo similar al que ejercen los prebióticos en los humanos; recordemos que estos son un tipo de nutrientes que sirven para la buena salud del intestino”, explica el profesor Carlos Eduardo Orrego, del IBA de la UNAL Sede Manizales.

Así, la investigación del magíster Murillo apuesta por aprovechar el potencial industrial que tienen los residuos del asaí. Aunque se trata de un fruto muy popular y cada vez más valorado en el mercado por sus propiedades antioxidantes, su procesamiento genera muchos residuos, ya que solo se consume la parte externa de la fruta y se desecha la semilla, la parte más voluminosa del fruto.

En Colombia el asaí se produce en las selvas chocoanas y amazónicas, “debido a su clima cálido y húmedo el cultivo de esta palma contribuiría a una economía más sostenible al reducir el desperdicio generado por la industria”, anota.

Alternativa natural

Además de liderar investigaciones en biotecnología, el IBA es pionero en el proceso de inmovilización de enzimas, una técnica que permite fijar estas proteínas en una superficie de resina de pino, un material poroso que permitiría su reutilización en múltiples ciclos de producción sin perder efectividad.

“Este proceso es un avance en la tecnología de procesamiento enzimático, ya que la inmovilización prolonga la vida útil de las enzimas y reduce los costos al permitir que se puedan usar repetidamente en los procesos productivos”, señala la investigadora Murillo. En el caso de la mananasa utilizada en este proyecto, la inmovilización facilitaría su reutilización en varias fases de la producción, maximizando su rendimiento y reduciendo los costos del suplemento.

La inmovilización de enzimas no solo reduce los costos de producción, sino que también ayuda a mantener un proceso sostenible y libre de contaminantes. Como no requieren ácidos agresivos, las enzimas inmovilizadas representan una opción segura para el medioambiente y para la industria alimentaria, por ahora enfocada en animales.

Los resultados muestran que el uso de la mananasa en la producción de suplementos no solo proporciona una alternativa más suave con respecto al uso de ácidos, sino que también se alinea con los objetivos de la economía circular al aprovechar un subproducto agrícola.

El proceso enzimático utilizado en este proyecto se presenta como una inversión que se puede recuperar a largo plazo. Aunque el costo de la enzima fue de 170 dólares por kilogramo (USD/kg) en 2021, otros insumos, como el ácido, tienen un precio cercano a los 147 USD/kg. El equipo de la UNAL señala que, a pesar de estos costos iniciales, los beneficios ambientales obtenidos durante la producción del activo funcional equilibraría estos gastos.

Hasta el momento los resultados son muy prometedores, aunque aún quedan etapas por superar. Entre los próximos pasos se planea confirmar los beneficios de los mananoligosacáridos en la salud animal.

La investigadora, quien ahora es candidata a Doctora en Biotecnología en la Universidad Estadual Paulista (UNESP) en Brasil, señaló que estas pruebas futuras brindarían información valiosa para que los productores adopten este tipo de suplementos en la dieta de los animales.

* La yuca (Manihot esculenta) es un cultivo nativo de alto valor nutricional que representa un recurso genético esencial para Colombia. Foto Cortesía: Unimedios.

Agricultura & Ganadería

(UN – Jueves 31 de octubre de 2024).- Durante la XVI Conferencia de las Partes (COP16) del Convenio sobre la Diversidad Biológica de las Naciones Unidas, los países discuten sobre la distribución justa y equitativa de los beneficios derivados del uso sostenible de recursos genéticos, un tema sensible para Colombia, país que afronta barreras regulatorias, falta de recursos para investigación y débil desarrollo de productos basados en su biodiversidad.

Mientras Colombia cuenta con aproximadamente 1 millón de secuencias genéticas, Estados Unidos suma más de 250.000 millones, aunque muchas de ellas provienen de muestras colectadas en otros países, per se subidas por estadounidenses.

Los recursos genéticos son materiales de origen natural –plantas medicinales o nativas, animales, microorganismos u otros que contienen genes– que se pueden emplear para la investigación científica y el desarrollo de productos farmacéuticos, industriales o cosméticos.

Algunos ejemplos de su potencial son la adormidera o amapola real (Papaver somniferum), de la que se extrae la morfina; la quina, de la cual se obtiene la quinina, utilizada en tratamientos para la malaria, y los probióticos que provienen de ciertos microorganismos.

Aunque los beneficios no monetarios han permitido avances en el acceso a tecnologías y la cooperación entre instituciones de investigación, el reto sigue siendo establecer las compensaciones financieras, como regalías y tarifas de acceso para quienes usan los recursos genéticos, algo que todavía no se ha adoptado plenamente en las COP realizadas hasta el momento, ni en el Convenio sobre la Diversidad Biológica.

Para Juan Pablo Rosas, quien apoya la gestión de permisos de diversidad biológica y el fortalecimiento del sistema de colecciones científicas en la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), “el país aún carece de los recursos necesarios para competir en secuenciación y procesamiento de datos genéticos: no estamos utilizando inteligencia artificial a la misma escala que otros países”.

Esta situación limita las oportunidades para el desarrollo de productos basados en recursos genéticos y plantea una desventaja para países como Colombia con respecto a Estados Unidos o Alemania.

Urgen marcos legales nacionales

La profesora Diana Carolina López Álvarez, miembro del Grupo de Investigación en Diversidad Biológica de la UNAL Sede Palmira, advierte que “vamos bastante atrasados en los beneficios monetarios, ya que estas medidas se deben integrar en los marcos legales nacionales y en mecanismos internacionales como el Fondo Multilateral para la Distribución de Beneficios”.

“El costo del genoma humano ha decrecido con el tiempo, hoy se puede generar en 1.000 dólares; este tiene 3.000 millones de letras, es impresionante la cantidad de información que contiene y que al inicio costaba mucho porque no teníamos la tecnología ni los computadores para procesarla, pero hoy podemos hacerlo de manera muy económica y eso ha hecho que tengamos un boom de la información”, explicó la investigadora López.

Durante el conversatorio “Avances en la distribución justa y equitativa de los beneficios por el uso sostenible de los recursos genéticos”, realizado como parte de la agenda de la UNAL en la COP16, se expusieron las dificultades en el marco regulatorio del país, las cuales se centran en un control burocrático que hace exhaustivo el acceso a recursos genéticos, ya que tiene una fuerte carga administrativa que en ocasiones ralentiza los procesos de investigación y comercialización de estos recursos.

Otro aspecto polémico es la inclusión de la información de secuencias digitales DSI, es decir la información genética (ADN, ARN, proteínas, etc.) disponible en bases de datos globales. A medida que la tecnología avanza y el costo de secuenciar genes se reduce, se ha generado un volumen inmenso de datos genéticos que no está regulado de manera clara, el cual se puede utilizar para desarrollar productos comerciales, pero las comunidades y los países de origen pocas veces reciben una compensación justa por su uso.

La creciente utilización de estas secuencias en el mundo pone en evidencia la desigualdad en la distribución de beneficios y la necesidad de establecer reglas de juego claras entre los países miembros de la COP16, de lo contrario, las grandes empresas se seguirán beneficiando económicamente de los recursos genéticos de naciones donde la normatividad es débil, mientras los pueblos indígenas y las comunidades locales que contribuyen con la conservación de la biodiversidad quedan desprotegidos.

* El parásito Nosema spp. lo encontraron en apiarios del Valle del Cauca y Cauca. Foto Cortesía: Grupo de Investigación Parinei.

Agricultura & Ganadería

(UN – Miércoles 30 de octubre de 2024).- Se trata del primer hallazgo de Nosema spp., un parásito presente en casi todos los países del mundo que hasta ahora no se había encontrado en Colombia, el cual produce una enfermedad que se desarrolla en el intestino de las abejas causando su muerte prematura. A pesar de su microscópico tamaño, se convierte en una gran amenaza para la polinización, la biodiversidad, la producción de alimentos y el sector apicultor.

La presencia de este parásito microscópico en el país se anunció en el marco de la COP16, realizada en la Zona Verde de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, durante el Primer Encuentro Internacional sobre Parásitos Asociados con Hymenoptera: Apidae, con el objetivo de motivar el desarrollo de otros trabajos de investigación en abejas melíferas, una especie vital para los ecosistemas y la agricultura.

Nosema spp., invisible a simple vista, fue detectado inicialmente en España y Asia, pero con el tiempo se ha extendido a varios países del mundo y América Latina, como Uruguay, Chile y Brasil. El microparásito invade las células epiteliales del intestino medio de las abejas, impidiendo la adecuada absorción de nutrientes y debilitando sus defensas, hasta causar la muerte antes de tiempo.

Aunque es probable que unas pocas abejas infectadas no afecten gravemente la colmena, la situación se agrava cuando la enfermedad que produce el parásito –conocida como nosemosis– se multiplica rápidamente y genera despoblamiento con un potencial colapso de la colonia.

El descubrimiento fue realizado por el Grupo de Investigación en Parasitología Inmunología y Enfermedades Infecciosas (Parinei) de la UNAL Sede Palmira, y confirmado por el experto Martín Pablo Porrini, investigador de la Universidad Nacional de Mar del Plata (Argentina), reconocido en el mundo por su trabajo en el estudio de la nosemosis de las abejas y su impacto en los ecosistemas.

Para el hallazgo se realizó un muestreo piloto en 3 apiarios, 2 en el Valle del Cauca y uno en Cauca. Las muestras se analizaron con equipos de alta definición del Laboratorio de Parasitología Inmunología y Enfermedades Infecciosas y Microscopía e Imagen de la UNAL Sede Palmira. Esta detección inicial marca un importante avance en la caracterización de enfermedades de insectos polinizadores, hasta ahora inexploradas en el país. Mientras tanto, el grupo de investigación trabaja en el reporte.

Según informó el profesor Javier Antonio Benavides Montaño, líder del grupo de investigación Parinei, “hoy, con la ayuda del profesor Porrini, hemos identificado esporas de este parásito en apiarios vallecaucanos; sin embargo tenemos que seguir investigando, ya que su presencia indica que tenemos que aprender más y seguir haciendo estudios para conocer el impacto en los apiarios relacionados con su presencia”.

El microparásito puede tener graves consecuencias para la apicultura, especialmente en un país como Colombia, donde las abejas no solo son esenciales para la producción de miel sino también para la polinización de numerosos cultivos comerciales. Por ello se requiere mayor investigación que permita entender la presencia de este agente en la actividad apícola y con otros polinizadores.

La enfermedad no es necesariamente grave, y aunque su presencia puede generar estrés en la colmena durante todo el año, no resulta tan letal como otros parásitos más agresivos. Si su impacto se entiende adecuadamente es posible implementar medidas paliativas y preventivas que ayuden a mitigar sus efectos.

Los apicultores pueden tomar algunas medidas. El investigador Porrini explicó que “para bajar las cargas de este parásito es fundamental hacer un trabajo activo en la limpieza y el cuidado del material, como el recambio de los cuadros viejos de la cera que la abeja estiró en su momento, y con el ciclo reproductivo y de cría se fue envejeciendo, acumulando posiblemente restos de estas esporas infectivas; también es importante mantener una reina fuerte”.

Amenazas a la biodiversidad de las abejas

La docente Guiomar Nates Parra, profesora emérita de la UNAL, experta en abejas y una de las principales ponentes del encuentro internacional, informó que “el cambio climático, la deforestación, la expansión de la frontera agrícola, la ganadería, el mal manejo de los hábitats y el transporte de colmenas fuera de sus áreas naturales son algunas de las principales amenazas, ya que reducen sus sitios de nidificación y sus fuentes alimenticias”.

Enfatizó además en que “el transporte de abejas a nuevos hábitats puede introducir microorganismos no nativos, lo cual aumenta el riesgo de enfermedades y afecta tanto al ecosistema receptor como al de origen”.

La falta de estudios sobre abejas nativas y sus enfermedades añade otra dimensión crítica al panorama, ya que hasta ahora se sabe poco sobre cómo estas enfermedades afectan a las especies de abejas sin aguijón, las cuales cumplen un rol esencial en la polinización de plantas nativas.

* Montaje de las parcelas de kikuyo. Foto Cortesía: Édgar Mancipe, magíster en Producción Animal de la UNAL.

Agricultura & Ganadería

(UN – Martes 29 de octubre de 2024).- La combinación de fertilización y defoliación o poda puede no solo maximizar el rendimiento y la calidad del kikuyo (Cenchrus clandestinus), pasto originario de África, sino también contribuir a la captura de carbono, impulsando así prácticas más sostenibles para la ganadería colombiana que se realiza en el trópico alto, es decir en regiones como Cundinamarca, Boyacá, Nariño y Antioquia.

Debido a su rápido crecimiento, el kikuyo es la pastura que predomina en los sistemas de producción de leche ubicados entre los 2.000 y 2.900 mmsnm (trópico alto), ya que es una especie estolonífera, lo que le permite propagarse rápidamente sobre el suelo sin dejar espacios vacíos, y es altamente resiliente.

Debido a su capacidad para tolerar épocas de baja precipitación o lluvias, suelos con pH ácido, en pendiente y zonas con alta humedad, esta especie forrajera es la opción preferida en la ganadería de altura, ya que ofrece una buena producción y calidad nutricional de biomasa que, para el contexto del kikuyo, se refiere a la cantidad total de material vegetal, tanto en las hojas como en los tallos.

Así mismo, es un alimento importante para los animales, ya que su contenido de proteína y energía es adecuado para la producción de leche.

El kikuyo ha sido objeto de estudio en diversas investigaciones en las que se han evaluado la fertilización y la intensidad de defoliación, como prácticas de manejo de pasturas de forma separada. Sin embargo, hasta ahora no se había explorado el impacto de combinar ambos factores en un mismo estudio.

Precisamente ese fue el objetivo del trabajo de investigación del zootecnista Édgar Augusto Mancipe Muñoz, estudiante de la Maestría en Producción Animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá.

La parte práctica de su trabajo la realizó en el Centro de Investigación Tibaitatá de Agrosavia, ubicado en Mosquera (Cundinamarca), donde determinó cómo la fertilización y la defoliación como prácticas de manejo pueden afectar la productividad, estructura, calidad nutricional, componentes radicales y existencias de carbono del pasto.

Diseño de la investigación

El experimento, que se desarrolló durante en 14 meses, incluyó la evaluación de 18 parcelas bajo un diseño de parcelas divididas con tres repeticiones; se aplicaron tres niveles de fertilización (definidas según la tasa de crecimiento del pasto y la extracción de nutrientes del suelo) y dos intensidades de defoliación (altura residual o remanente del pasto después de que los animales lo consumen) de 6 y 12 cm, cuando las plantas de kikuyo alcanzaron 5 hojas de rebrote.

En las parcelas se determinaron varios factores, entre ellos: intervalo de defoliación; longitud de las hojas; cantidad de hojas muertas; altura de las plantas; densidad de brotes; cantidad y longitud de brotes secundarios; tasa diaria de crecimiento; índice de área foliar; proporción de hojas, tallos y material muerto; relación hoja-tallo, y calidad nutricional de hojas y tallos (esta última en dos momentos de baja y alta precipitación).

Además, al finalizar el experimento se realizaron calicatas (cavidades en el suelo) para evaluar la biomasa radical (de las raíces), la existencia de carbono y nitrógeno en la biomasa aérea y subterránea, las proporciones de los componentes subterráneos y su longitud y diámetro.

Impacto del manejo combinado

Los hallazgos revelaron que el manejo combinado de fertilización y altura de defoliación o poda mejora la densidad y estructura del kikuyo. Aumentar la fertilización y reducir la intensidad de defoliación (mayor altura residual) condujo a días de cosecha más cortos, es decir, con alta fertilización y altura residual de 12 cm se realizaron 10 defoliaciones en un año, mientras que a una altura residual de 6 cm y una baja fertilización fue de 7,7 cm.

Defoliar a 6 cm contra 12 cm de altura residual redujo la relación hoja- tallo 2,5 veces y aumentó el intervalo de defoliación (+8 d) y la tasa de crecimiento (+19 %).

Además, aumentó la densidad de brotes y la proporción de material muerto (interacción), donde las pasturas más fertilizadas tuvieron menor densidad de brotes y proporción de material muerto. Sin embargo, la magnitud de la reducción en el número de brotes fue mayor para la menor altura residual (26 %) que para la mayor (18 %). La calidad de la pastura fue similar entre alturas residuales.

Aumentar la fertilización redujo el intervalo de poda (-2,4 días); incrementó la altura de la pastura (+4,7 cm), el crecimiento diario de las plantas (+13 kgMS ha-1) (kilogramos de materia seca por hectárea); la proteína en hojas y tallos, y la longitud de los estolones (141 vs. 228 vs. 480 cm).

La cantidad de carbono fue inferior en la biomasa subterránea a 6 cm de altura residual (11,2 vs. 12,7 toneladas por hectárea), mientras que la cantidad de carbono en la biomasa subterránea fue mayor para el nivel medio de fertilización (11,2 vs. 13,4 vs. 11,3).

Lo anterior quiere decir que la reducción de la altura de 6 cm afectó negativamente la cantidad de carbono almacenado en la biomasa subterránea, es decir no lo capturó en grandes cantidades; el nivel medio de fertilización parece ser el óptimo para promover la acumulación de carbono en la biomasa subterránea, sugiriendo que la fertilización puede tener un impacto significativo en la cantidad de carbono almacenado en la biomasa subterránea del pasto.

La investigación del magíster Mancipe fue dirigida y co-dirigida respectivamente por los profesores Juan Carulla y Yesid Avellaneda, de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia.

* La oferta tecnológica optimiza el manejo del pastoreo y busca mejorar la sostenibilidad de los sistemas productivos de leche en regiones clave del país. Además, promete reducir costos hasta un 47%.

Agricultura & Ganadería

(Agrosavia – Miércoles 2 de octubre de 2024).- Una metodología desarrollada por Agrosavia está transformando la manera en que los productores lecheros de las regiones de Boyacá, Cundinamarca y Nariño gestionan sus fincas. Esta oferta tecnológica (OT), liderada desde el Centro de Investigación Tibaitatá, permite optimizar el uso de los recursos forrajeros, reduciendo costos de alimentación entre un 20% y un 47%, al tiempo que fomenta prácticas sostenibles para el manejo del suelo.

El manejo inadecuado del pastoreo ha sido uno de los principales desafíos en los sistemas productivos lecheros del Trópico Alto colombiano, provocando un aumento de hasta el 50 % en los costos de alimentación, debido a la dependencia de suplementos externos como concentrados y ensilajes. Esta nueva herramienta de Agrosavia se presenta como una solución gratuita que facilita a los productores tomar decisiones clave en cuanto al manejo de forrajes para mejorar la eficiencia de los sistemas lecheros.

“La OT -Presupuesto de alimentación para sistema productivos lecheros- no solo reduce los costos, sino que también podrías generar ingresos adicionales al comercializar el excedente de la masa forrajera”, explicó Javier Castillo Sierra, investigador máster

asociado del Centro de Investigación Tibaitatá, integrante del equipo de investigación que participó en desarrollar esta metodología en 2013 y logró la validación de esta tecnología con el equipo de trabajo en 40 fincas de la región Andina entre 2016 y 2019.

Esta Oferta Tecnológica se integra con otras tecnologías como la -regla forrajera para pasto Kikuyo- y las plataformas Alimentro, Dietro y Avena forrajera Altoandina, ofreciendo un sistema completo y sin costo de implementación para los pequeños y medianos productores.

La implementación de esta metodología permite la toma de decisiones para el manejo de las praderas, determinar los requerimientos de materia seca de los animales, y generar estrategias de acción como el manejo del tiempo de rotación y el pasto residual la compra y venta de animales estratégicamente, mejorar los planes de fertilización, enfrentar los desafíos de la variabilidad climática, entre otros contribuyendo a una mayor eficiencia y sostenibilidad en las fincas lecheras.

* El clavel colombiano es apreciado en el mundo. Muestra artística con claveles durante el festival Flora 2021, celebrado en Córdoba (España). Foto Cortesía: Walter Pérez.

Agricultura & Ganadería

(UN – Jueves 12 de septiembre de 2024).- La vitamina B1 sería efectiva para combatir el hongo Fusarium oxysporum, causante de la marchitez vascular, una de las principales amenazas de la flor de mayor exportación nacional. Los resultados de una investigación de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) evidencian que la tiamina se podría utilizar como alternativa para controlar esta enfermedad.

El investigador Walter Hernando Pérez Mora, químico y estudiante del Doctorado en Ciencias – Química de la UNAL, centró su investigación en el estudio de alternativas al control integral a este patógeno, trabajo dirigido por los profesores Luz Marina Melgarejo y Harold Duván Ardila Barrantes, en colaboración con académicos de la Universidad Militar Nueva Granada y de la Universidad de Córdoba (España).

Una alternativa al uso de plaguicidas

El hongo Fusarium oxysporum es uno de los principales desafíos para los cultivadores de claveles en Colombia, ya que puede causar pérdidas del 50 o 60 % de la producción. Este hongo se propaga por el suelo y se activa desde las raíces interrumpiendo el paso de agua y nutrientes a la flor, lo que puede causar la marchitez vascular y la pudrición basal, es decir que afecta tanto el tallo como las hojas de la planta.

Según Asocolflores, Colombia es líder mundial en la exportación de claveles. En 2023 se exportaron más de 48.000 toneladas a países como Estados Unidos, Japón, Holanda, Polonia y España, que representaron 285 millones de dólares para el país.

Tradicionalmente el control de este patógeno se ha basado en el uso intensivo de plaguicidas, una práctica no solo costosa, sino que además presenta riesgos significativos para el medioambiente y la salud humana.

La investigación del químico Pérez se enfoca en una solución más sostenible: activar el sistema inmunológico de la planta mediante el uso de tiamina, una vitamina comúnmente consumida por los humanos que ha demostrado ser efectiva en la inducción de resistencia en los claveles, y es toxicológicamente segura.

“En fitopatología la enfermedad no es lo normal, la enfermedad es una excepción a la regla, esto se da porque las plantas tienen un sistema inmunológico tan efectivo que solo los patógenos que han tenido un proceso de evolución junto con la planta logran realmente afectarla. Es el caso de F. oxysporum contra clavel, si se da la interacción puede ser devastador para el cultivo”, sostiene el investigador Pérez.

Resultados alentadores y proyecciones futuras

Mediante técnicas avanzadas como la proteómica –que estudia las proteínas a gran escala– y la metabolómica, que hace referencia al análisis de las pequeñas moléculas encargadas de los procesos bioquímicos en la célula, conocidas como metabolitos, el equipo de investigación comprobó que la tiamina no solo aumenta las defensas naturales de la planta con proteínas, sino que además promueve la producción de compuestos antioxidantes como los flavonoides, que protegen las células vegetales del daño.

Aunque los ensayos iniciales se han realizado en condiciones controladas de vivero, el siguiente paso es ampliar las pruebas a cultivos en campo. Los hallazgos representan un avance hacia un manejo más responsable y efectivo de los patógenos en la agricultura, alineado con los objetivos de sostenibilidad.

Además, esta vitamina ofrecería una alternativa más económica y segura que los plaguicidas y contribuye a generar propuestas de un manejo integral de la enfermedad con un enfoque en la sostenibilidad ambiental, ya que minimiza la contaminación del aire, el suelo, y el agua, lo que representa un beneficio para las comunidades rurales que dependen de la producción de claveles en Colombia, incluyendo a miles de mujeres campesinas.

Este hallazgo ha despertado un gran interés en el sector floricultor, pues un cultivo se podría perder completamente si es afectado por la enfermedad, que desde hace décadas se busca cómo combatirla.

* El multidetector de gases de efecto invernadero es una de las innovaciones recientes creadas en la UNAL Sede Palmira. Foto Cortesía: Helmuth Ceballos, Unimedios Palmira.

* Un multidetector de gases diseñado con tecnología de alta precisión para medir y analizar en tiempo real los gases de efecto invernadero en diferentes industrias, cultivos y ganaderías, desarrollado por la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, se presentó durante el evento de innovación Open Lab 2024.

Agricultura & Ganadería

(UN – Miércoles 28 de agosto de 2024).- Científicos del grupo de investigación Prospectiva Ambiental, con el apoyo de estudiantes del semillero Aula STEAM, crearon este dispositivo que permite monitorear y controlar mediante visualización las emisiones en tiempo real, a través de sensores físicos y un sistema de almacenamiento en la nube. Además, las funciones son adaptables para ofrecer soluciones a necesidades específicas, como por ejemplo activar ventiladores o cerrar válvulas mediante una plataforma accesible en cualquier dispositivo.

“El dispositivo recopila datos que luego son procesados y analizados mediante herramientas de inteligencia artificial y aprendizaje automático (machine learning), que por su enfoque multifuncional permiten tanto monitorear como controlar las emisiones, todo desde una interfaz accesible y fácil de usar”, así lo describe uno de sus creadores, el profesor John Jairo Leal Gómez, de la UNAL Sede Palmira, que gracias a su pasión por la matemática aplicada, la electrónica y la tecnología, observó años atrás la necesidad de incorporar innovaciones tecnológicas en las carreras de la Sede Palmira.

Para crear el dispositivo se siguió una metodología rigurosa que incluyó fases de diseño preliminar, diagnóstico de necesidades y pruebas en laboratorios certificados por la Universidad con resultados prometedores. El siguiente paso serán las pruebas en campo y la adquisición del servicio por parte de las empresas o cultivos.

En Colombia el acceso a herramientas precisas y confiables para hacer estas mediciones sigue siendo una piedra angular para que el sector productivo reduzca su impacto ambiental. Esta es una necesidad para mitigar el cambio climático y controlar las emisiones de gases como el dióxido de carbono (CO₂), el metano (CH₄) y el óxido nitroso (N₂O), que atrapan el calor en la atmósfera y elevan las temperaturas globales, desencadenando fenómenos climáticos extremos de lo que se conoce como efecto invernadero.

Las principales industrias responsables de las emisiones de gases de efecto invernadero abarcan desde la generación de energía a partir de combustibles fósiles, la producción de cemento y papel, la manufactura de productos químicos y el transporte, hasta la agricultura, las actividades ganaderas, el uso de fertilizantes y la gestión de residuos en vertederos y tratamiento de aguas residuales, por lo que la medición y el control son esenciales para cumplir la ambiciosa meta del país de disminuir sus emisiones en un 51% para 2030.

Hasta el momento los desarrolladores del multidetector de gases han hecho acercamientos con grandes industrias que buscan hacer más sostenibles sus procesos productivos, incluyendo sectores como el arrocero, ganadero y minero, que ya han mostrado interés en adoptar la tecnología. Además del dispositivo de medición, trabajan en otra tecnología que responde a las necesidades del mercado y la sociedad.

Innovación y emprendimiento en el Open Lab 2024

El Open Lab, organizado desde la Dirección de Investigación y Extensión de la UNAL Sede Palmira, no solo es una de las principales vitrinas para la ciencia y la tecnología en el suroccidente colombiano, sino que también se destaca por ser una estrategia para el diálogo y la cooperación entre la academia, el gobierno local, el sector productivo y la sociedad.

Según José Alejandro Raigoza Zapata, profesional de Extensión, Innovación y Propiedad Intelectual de la UNAL, “gracias a la estrategia de fortalecimiento de la innovación, la transferencia y el emprendimiento hemos avanzado en el desarrollo y escalamiento de prototipos tecnológicos en la región, como el multidetector de gases del profesor John Leal”.

Dentro de esta iniciativa se presentaron 3 prototipos: el detector de gases de efecto invernadero, una aplicación de realidad aumentada para la educación, y el software de fertilización agrícola “Fertirayo”, los cuales han sido financiados y orientados metodológicamente desde la Dirección de Investigación y Extensión de la UNAL.

“En la actualidad los prototipos se están escalando tecnológicamente bajo la metodología de niveles de preparación tecnológica TRL (Technology Readiness Levels), que permite identificar y cerrar brechas para que los modelos avancen de un estado experimental hacia aplicaciones funcionales en entornos reales”, agregó el profesional Raigoza.

En los dos días del evento participaron 40 emprendimientos del municipio de Palmira, entre los que destacaron aquellos liderados por mujeres y enfocados en la conservación de la biodiversidad. La jornada contó con la participación de la Universidad de La Frontera de Chile y la Universidad Católica de Chile, cuyas experiencias en innovación y transferencia fueron de gran valor para los participantes.

También se presentaron proyectos de investigación, demostraciones tecnológicas, conferencias magistrales, talleres interactivos y muestras de emprendimiento. Además se fortalecieron alianzas estratégicas con la Cámara de Comercio de Palmira y se avanzó en la renovación de un convenio de cooperación con la Universidad de La Frontera, enfocado en proyectos conjuntos de innovación social.

Los asistentes tuvieron la oportunidad de conocer los servicios que prestan los más de 40 laboratorios de la UNAL Sede Palmira, interactuar con investigadores y conocer cómo se desarrollan y aplican las innovaciones que están marcando la diferencia en sectores clave como la agricultura, la biotecnología y la sostenibilidad en esta zona del país.

* América aporta el 16% de la producción mundial de banano.

Agricultura & Ganadería

(UN – Martes 27 de agosto de 2024).- La sigatoka negra es una de las enfermedades más destructivas para los cultivos de banano y plátano en el mundo, y los fungicidas químicos utilizados para su control están perdiendo efectividad debido a que el hongo se ha vuelto resistente. Ante este panorama, un estudio bioinformático identificó 12 genes en este microorganismo que se podrían modificar para controlar su infección.

Esta patología es causada por el hongo Pseudocercospora fijiensis y puede llevar a pérdidas de hasta el 100% en los cultivos. Los síntomas incluyen necrosis en las hojas, reducción de la capacidad de hacer fotosíntesis y disminución en el tiempo de maduración de los frutos, lo que hace que crezcan de forma inadecuada para su comercialización.

“Por su importancia, los fungicidas químicos para controlar la enfermedad representan hoy entre el 20 y el 30% de los costos de producción y han desencadenado que el hongo se vuelva resistente, llevando a la necesidad de incrementar las dosis y frecuencias de aplicación, lo que implica más gastos y posibles afectaciones en la salud y el medioambiente”, explica Javier Mauricio Torres, Ph. D. en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.

Por eso, y teniendo en cuenta que la industria bananera es el tercer sector de exportación agrícola más importante de Colombia después del café y las flores, el investigador se propuso trabajar con el grupo de investigación en Biotecnología Vegetal Unalmed-CIB, de la UNAL Sede Medellín, para estudiar a nivel molecular y genético qué es lo que les permite a los hongos infectar y colonizar las plantas.

“Análisis como estos nos dan pistas para diseñar estrategias efectivas de control o mitigación de la enfermedad, pues al conocer los genes críticos se pueden crear métodos específicos para inhibir su función, bien sea a través de fungicidas dirigidos o mediante la manipulación genética de las plantas para generar resistencia”, agrega.

Exámenes y comparaciones de cientos de genes

Para emprender esta tarea el investigador se sirvió de la Bioinformática, una disciplina que utiliza tecnologías computacionales para analizar datos biológicos; colectó hojas necrosadas en Urabá y Santa Marta, las llevó al laboratorio, aisló el hongo y le extrajo muestras de ADN. “Estas las enviamos a Estados Unidos para hacer la secuenciación genética. Desde allí nos enviaron todos los datos con los que trabajamos: el ADN de 27 hongos de la misma especie y 3 de especies cercanas, incluyendo datos de algunos de zonas geográficas como África, Oceanía, Costa Rica y Ecuador”.

En vista de que la cantidad total de genes podía ascender a más de 14.000, el investigador Torres decidió enfocarse en un grupo específico: los llamados SSPs, que codifican proteínas ricas en cisteína. “Según la bibliografía, estas se relacionan con infecciones en plantas; en palabras sencillas: son proteínas que un patógeno libera al medio externo para mimetizarse y atacar a un organismo. Con esta delimitación obtuvimos alrededor de 600 genes para revisar”.

Posteriormente, a través de métodos informáticos –que otorgan un “valor evolutivo” a cada gen según su posible influencia en la infección– filtró hasta obtener 12 genes posiblemente importantes. “Con esto claro se pueden ‘intervenir’ en laboratorio para observar cómo cambia la acción del hongo. Además, al hacer la comparación genética entre ellos, teniendo en cuenta los diferentes lugares de procedencia, vimos que presentan diferencias parciales, por lo que prevemos que una estrategia de control muy específica usada en Urabá, quizá no serviría en Santa Marta”.

Poner a prueba el hongo: una bacteria como vehículo

Los estudios de transcriptómica y genómica son en esencia teóricos, por lo que para comprobar los hallazgos es necesario hacer pruebas experimentales en laboratorio. “De esos 12 genes candidatos elegimos 2 para aplicarles una metodología que genera un “nocaut”, es decir que daña el gen de un microorganismo para ver cómo reacciona, si cambian sus funciones o, en este caso, su capacidad de generar infección”, continúa.

Se trata de una técnica de transformación genética que utiliza como “vehículo” una bacteria llamada Agrobacterium. Dentro de ella se introduce una proteína fluorescente que tiene la “indicación” de romper o interponerse en un gen específico. “Así comprobamos que sí es posible hacer esta modificación y vimos que estos dos genes resultaban letales, es decir, al dañarlos se mataba al hongo, lo que aún no es un resultado concluyente, pero deja abierta la puerta para trabajos subsecuentes en los que se examinen otros genes y otras metodologías más específicas”.

Finalmente, otro tipo de investigaciones se relacionarían con la identificación de moléculas que interactúen con los 12 genes identificados. “Todo esto nos plantea posibles alternativas biotecnológicas frente a los fungicidas, lo que ahorraría costos, evitaría pérdidas en los cultivos y haría a esta industria ambientalmente más sostenible”.

Esta investigación fue dirigida y codirigida por los profesores Rafael Eduardo Arango Isaza, de la Facultad de Ciencias, y Juan Gonzalo Morales Osorio, de la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNAL Sede Medellín. Así mismo, tuvo el apoyo del grupo de Biotecnología Vegetal Unalmed-CIB y la Asociación de Bananeros de Colombia (Augura).

* Para el estudio se analizaron las razas Cariaco, Costeño y Pira. Foto Cortesía: René Jiménez, ingeniero agrónomo, investigador del GIRFIN.

Agricultura & Ganadería

(UN – Jueves 22 de agosto de 2024).- El maíz, uno de los cultivos más antiguos de América y fundamentales para la alimentación, presenta una vasta diversidad genética que durante décadas ha sido objeto de estudios; el más reciente adelantado en Colombia analizó los genes de 3 variedades, lo que permitió identificar cómo se adaptan a enfermedades y condiciones climáticas, un dato relevante para conservar este alimento.

Los científicos del Grupo de Investigación en Recursos Fitogenéticos Neotropicales (GIRFIN) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, en conjunto con la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, de la Universidad de São Paulo en Piracicaba (Brasil), querían evaluar si existían diferencias cromosómicas entre 3 razas de maíz criollas: Cariaco, Costeño y Pira.

Los maíces de la raza Cariaco tienen un tamaño total de cromosomas de 53,10 μm, físicamente presentan mazorcas de gran tamaño con granos de color amarillo y una textura lisa. Son conocidos por su adaptabilidad y uso versátil en diferentes condiciones agrícolas.

Por su parte, la raza Costeño se caracteriza por sus granos de color amarillo a dorado; su estructura incluye cromosomas con un par metacéntrico, que contribuye a una apariencia robusta. Es apreciado por su resistencia y capacidad de crecimiento productiva en zonas costeras como la región Caribe.

La raza Pira tiene mazorcas con granos que pueden variar entre amarillo y rojo. Físicamente, son más pequeñas y a menudo tienen una textura rugosa. Es una de las razas más antiguas de Colombia, representa una conexión con las variedades ancestrales manteniendo características originales vitales para la diversidad genética del maíz colombiano.

En Colombia, por ejemplo, se cultivan 42 razas de maíz criollo, cada una con características morfológicas y genéticas que las distinguen, entre ellas el tamaño de la mazorca, el color y la textura de los granos, así como su adaptabilidad a diferentes altitudes y condiciones climáticas. Sin embargo, su caracterización ha sido tradicionalmente limitada a estudios morfológicos y moleculares.

En este estudio pionero se analizaron las características cromosómicas de estas 3 razas de maíz colombiano y se revelaron diferencias importantes para proponer una nueva alternativa de clasificación para este tipo de razas: el lote haploide, que mide el tamaño total de los cromosomas en células, mostró que la raza Cariaco tiene un lote de 53,10 μm, el Costeño de 53,77 μm, y el Pira de 49,27 μm.

Para abordar este estudio, los investigadores emplearon técnicas de citogenética tanto clásica como molecular. La citogenética es una rama de la genética que se enfoca en el estudio de los cromosomas, su estructura, función y comportamiento durante la división celular.

Esta técnica se utiliza con más frecuencia en animales y humanos para determinar, por ejemplo, alteraciones como el síndrome de Down, observar directamente los cromosomas bajo el microscopio y analizar su morfología, por lo que demostró resultados prometedores en la investigación, abriendo nuevas posibilidades para el estudio de la biodiversidad vegetal.

El proceso inició en el Laboratorio de Citogenética de la UNAL Sede Palmira, en donde se utilizaron técnicas de citogenética clásica, “el análisis incluyó la observación de cromosomas en células de raíz de maíz criollo, utilizando sustancias como la 8-hidroxiquinoleina para detener la división celular en la fase de metafase, momento en el cual los cromosomas son más visibles y fáciles de analizar”, explica el ingeniero agrónomo José Rene Jiménez Cardona, investigador del GIRFIN.

Posteriormente el estudio avanzó hacia la citogenética molecular, en colaboración con la Universidad de São Paulo. Esta técnica permitió combinar la observación directa de los cromosomas con la identificación de secuencias genéticas específicas mediante el uso de sondas de ADN, además de identificar y clasificar la estructura de los cromosomas individuales, e identificar genes específicos asociados con características importantes como la resistencia a factores bióticos (enfermedades) y abióticos (estrés por temperatura, inundaciones, etc.).

Los resultados revelaron diferencias significativas en la morfología cromosómica entre las 3 razas de maíz analizadas, las cuales se manifestaron en variaciones en el tamaño, la forma, el número y tipo de cromosomas, así como en la presencia de anormalidades y su distribución. A diferencia de los estudios tradicionales, que se limitan a observar características físicas o a secuenciar el ADN, este estudio proporcionó una visión más completa de la diversidad genética.

Según el investigador Jiménez, “al identificar diferencias cromosómicas entre las razas es posible desarrollar estrategias de conservación más efectivas que preserven la diversidad genética existente para su prospección”. Además, la caracterización citogenética se puede utilizar para seleccionar razas con características deseables y cruzarlas para obtener híbridos con mejor rendimiento y mayor resistencia a condiciones adversas.

El trabajo estuvo dirigido por los profesores Creuci María Caetano, desde la UNAL Sede Palmira, y Mateus Mondin desde la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz en Brasil.