El proyecto científico chileno HoloDroNE combina herramientas de biología molecular, fisiología vegetal y análisis del suelo para comprender las necesidades de las plantas y fortalecerlas desde sus raíces, buscando mejorar su salud y productividad de manera sostenible.
El proyecto HoloDroNE busca descifrar el lenguaje químico que ocurre en el suelo y en torno a las raíces para desarrollar estrategias que permitan a las plantas enfrentar uno de los principales desafíos de la agricultura nacional: producir de manera sostenible en un escenario marcado por el cambio climático y la escasez hídrica.
Los cambios en las temperaturas, las precipitaciones y la ocurrencia de eventos hidrometeorológicos extremos impactan directamente la fisiología de los cultivos y su productividad. Por ello, el sector silvoagropecuario nacional es especialmente vulnerable al cambio climático, al igual que los medios de vida de los agricultores, el empleo, el PIB y la seguridad alimentaria del país, de acuerdo con el Atlas de Riesgo Climático para Chile (2020).
En este contexto, comprender qué ocurre bajo la superficie adquiere especial relevancia. El suelo no es solo el soporte físico de las plantas: es un ecosistema dinámico donde interactúan raíces, agua, nutrientes y comunidades de microorganismos que pueden influir directamente en la capacidad de los cultivos para enfrentar condiciones ambientales adversas.
Un desafío que comienza en el suelo
La escasez hídrica se ha convertido en uno de los principales desafíos para la agricultura chilena. Entre 2008 y 2021 se firmaron más de 190 decretos de escasez hídrica en el país, de los cuales más de 60 correspondieron solo a los años 2020 y 2021, según información de la Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Públicas.
En 2023, el Ministerio de Agricultura informó la extensión de la emergencia agrícola por déficit hídrico a 13 regiones del país, evidenciando la magnitud territorial de un fenómeno que afecta tanto la disponibilidad de agua como la capacidad productiva de los sistemas agrícolas.
La sequía puede ser entendida desde distintas dimensiones. Meteorológicamente, corresponde a una ausencia prolongada de precipitaciones; hidrológicamente, a una disminución del volumen de agua disponible en fuentes superficiales y subterráneas; y socialmente, a una situación en que el recurso resulta insuficiente para satisfacer las necesidades de la población y las actividades económicas.
Se trata de uno de los fenómenos ambientales más complejos, destructivos y costosos, pero también de los más difíciles de comprender, debido a que sus efectos suelen desarrollarse lentamente y acumularse en el tiempo (Efectos sociosanitarios de la sequía en Chile, 2025).
Para la agricultura, uno de los principales problemas ocurre precisamente en las raíces. La disponibilidad limitada de agua afecta la absorción de este recurso y puede provocar alteraciones fisiológicas que comprometen el crecimiento, el desarrollo y finalmente el rendimiento de los cultivos.
Soluciones que resguardan la vida
La sequía constituye uno de los principales estreses abióticos que limitan la producción agrícola, especialmente en cultivos hortícolas desarrollados en zonas áridas y semiáridas.
Frente a este escenario, HoloDroNE estudia cómo las interacciones entre plantas, portainjertos y microorganismos pueden transformarse en soluciones concretas para la agricultura nacional.
El proyecto es coliderado por la Universidad de Talca y el Centro de Estudios Avanzados en Fruticultura (CEAF), y cuenta con financiamiento de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).
Una de las líneas de investigación se concentra en el uso de microorganismos nativos capaces de establecer asociaciones beneficiosas con las plantas y contribuir a mejorar su respuesta frente al déficit hídrico.
Investigadores e investigadoras de HoloDroNE han obtenido resultados iniciales alentadores. El uso de bacterias nativas de la costa chilena mejoró la tolerancia a la sequía en portainjertos de Lagenaria siceraria, especie utilizada como portainjerto en cultivos de sandía y melón.
De acuerdo con los resultados publicados, esta estrategia permitió optimizar la fotosíntesis de las plantas en un 260%, aumentar su biomasa en un 75% y mejorar su balance osmótico, indicadores asociados a una mayor capacidad para enfrentar condiciones de déficit hídrico.
“La integración de portainjertos mejorados y microorganismos benéficos puede ayudar a los cultivos a mantener su productividad utilizando menos recursos. Su potencial impacto va desde la eficiencia en el uso del agua y fertilizantes, reducción de pérdidas productivas por estrés ambiental, menor dependencia de algunos insumos químicos, hasta una agricultura más sostenible desde el punto de vista económico y ambiental”, explica el Dr. Ariel Salvatierra, investigador asociado de HoloDroNE y encargado del Programa de Mejoramiento Genético de Portainjertos para Cucurbitáceas.
Portainjertos: fortalecer la planta desde sus raíces
Una de las estrategias estudiadas para enfrentar los efectos de la sequía son los portainjertos. Se trata de la parte inferior de una planta injertada, correspondiente al sistema radicular sobre el cual se une la variedad comercial que producirá los frutos.
Su importancia radica en que determinados portainjertos poseen características radiculares que pueden favorecer la exploración del suelo y mejorar la adquisición de agua y nutrientes. Sin embargo, su desempeño depende en gran medida del genotipo y de su compatibilidad con las condiciones ambientales donde será utilizado.
“Un buen portainjerto ayuda a la planta a explorar mejor el suelo, absorber más agua y nutrientes, y enfrentar mejor condiciones adversas como la sequía, la salinidad o enfermedades del suelo, logrando plantas más sanas, mayor estabilidad productiva y, muchas veces, mejores rendimientos”, explica el Dr. Salvatierra.
La investigación busca, precisamente, identificar aquellas combinaciones que permitan aprovechar de mejor manera las capacidades naturales de las plantas y sus sistemas radiculares.
SynComs: comunidades microbianas al servicio de las plantas
Pero las raíces no están solas. En torno a ellas existe la rizósfera, una zona del suelo directamente influenciada por la actividad de las raíces y donde habita una enorme diversidad de microorganismos.
Diversos estudios han demostrado que algunos de estos microorganismos pueden contribuir a mejorar la tolerancia de las plantas frente a condiciones adversas, favoreciendo la absorción de agua y nutrientes y modulando distintos procesos fisiológicos.
En este contexto aparecen las Comunidades Microbianas Sintéticas, conocidas como SynComs. Estas corresponden a combinaciones definidas de microorganismos seleccionados por sus características y potenciales funciones beneficiosas para las plantas. Pueden incluir bacterias, actinomicetos, hongos y otros microorganismos.
Algunas de estas comunidades pueden contribuir a regular procesos asociados al etileno, una hormona vegetal que participa en funciones como la maduración de frutos, la caída de hojas y flores, la germinación y las respuestas frente al estrés ambiental.
La posibilidad de diseñar y utilizar comunidades microbianas con funciones específicas abre una nueva perspectiva para la agricultura: en lugar de depender exclusivamente de insumos externos, se busca aprovechar y potenciar las interacciones biológicas que naturalmente ocurren en el suelo.
La doctora en Biotecnología, Deyanira Castillo-Novales, ingeniera en Biotecnología Vegetal e investigadora postdoctoral de HoloDroNE, explica que uno de los principales aportes del proyecto es comprender los mecanismos que permiten a las plantas desarrollar una mayor resiliencia frente al déficit hídrico.
“El proyecto integra fisiología vegetal, microbiología, biología molecular, metabolómica y análisis del suelo para comprender la interacción entre raíces y microorganismos con enfoque en aplicaciones concretas: desarrollo de bioinsumos, criterios para seleccionar portainjertos más eficientes o estrategias de manejo que permitan producir con menos agua, sin comprometer el rendimiento ni la calidad de los cultivos”, señala.
La simbiosis del holobionte
Para comprender esta interacción, HoloDroNE incorpora un concepto central: el holobionte.
Esta perspectiva permite entender a una planta y a los microorganismos que viven asociados a ella como una unidad biológica en constante interacción. Bajo este enfoque se consideran tanto las raíces como los microorganismos presentes en su interior y exterior, además de sus respuestas metabólicas, fisiológicas y moleculares.
La comunicación entre estos componentes ocurre, entre otros mecanismos, mediante un complejo intercambio químico.
Las plantas liberan compuestos conocidos como exudados a través de sus raíces. Estos compuestos pueden influir en los microorganismos presentes en la rizósfera y, a su vez, determinados microorganismos producen sustancias capaces de beneficiar a la planta.
Es precisamente esta comunicación la que HoloDroNE busca comprender: cómo las plantas y sus comunidades microbianas se reconocen, interactúan y responden frente a condiciones ambientales como la falta de agua.
“Comprender el holobionte significa cambiar la pregunta. En lugar de preguntarnos únicamente qué genes tiene una planta o qué variedad es más resistente, comenzamos a preguntarnos qué comunidad microbiana la acompaña y cómo esa asociación contribuye a su capacidad de adaptarse al ambiente”, añade la Dra. Castillo-Novales.
De la investigación a soluciones para la agricultura
El desafío de HoloDroNE no termina en comprender estas interacciones. El objetivo es transformar ese conocimiento en herramientas que puedan llegar al sector productivo.
El Dr. Cornejo, director alterno del proyecto e investigador del CEAF y la Universidad de Talca, ingeniero agrónomo y doctor en Biología Agraria, destaca que muchas de las funciones que realizan naturalmente los microorganismos pueden verse afectadas o suprimidas por determinadas prácticas de manejo agrícola.
“Hay muchas funciones que ya realizan los microorganismos y que se ven suprimidas por el manejo agrícola. Nosotros estamos generando un catálogo de comunidades microbianas para potenciar sus funciones y ayudar a las plantas de forma natural, sin la aplicación masiva de insumos externos”, señala.
Desde esta perspectiva, la investigación busca avanzar hacia un catálogo de comunidades microbianas que permita identificar distintas combinaciones y sus potenciales aplicaciones en los sistemas productivos.
“De cierto modo, conocer y generar un abanico de alternativas permitiría democratizar el uso de este tipo de insumo”, concluye.
El desafío es transformar el conocimiento de lo que ocurre bajo nuestros pies en soluciones que permitan producir alimentos de manera más eficiente y sostenible. En un país donde la disponibilidad de agua continuará siendo un factor crítico, mirar el suelo —y comprender la compleja vida que existe en él— puede convertirse en una de las claves para construir una agricultura más resiliente frente al cambio climático.
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