Sistema detecta hasta 5 virus de papa al mismo tiempo

 Con una producción anual superior a los 2,5 millones de toneladas, en Colombia la papa es uno de los pilares del agro, genera 350.000 empleos y aporta el 3,3 % del PIB agropecuario. En Boyacá, donde se cultiva el 27 % del tubérculo, la papa es tan emblemática que ser “buena papa” es sinónimo de honestidad. Sin embargo su cultivo no está exento del ataque de microorganismos tan letales como los potyvirus y el carlavirus, que dejan pérdidas millonarias. Para superar estas dificultades, un grupo de investigadores implementó dos sistemas que en apenas 3 horas y a bajo costo detectan hasta 5 virus.

Para probar el desarrollo de su técnica, que actúa como un “escáner” de rayos X, el microbiólogo Neider Alfonso Jiménez Miranda, magíster en Microbiología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), trabajó con 2 variedades comerciales de papa: diacol papiro y yema de huevo, y con 8 variedades nativas, entre ellas alcarrosa y balbanera, de los municipios boyacenses de Ventaquemada y Chiscas.

El método aplicado por el magíster Jiménez combina técnicas utilizadas por separado en otras investigaciones para detectar varios virus a la vez, lo cual es importante ya que las pruebas actuales solo detectan uno, y además son de difícil acceso para los pequeños papicultores.

Por ejemplo, la metodología propuesta les permitiría a entidades como el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) y la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Agrosavia) ofrecer un servicio más preciso y focalizador.

La propuesta combina la técnica de RT-PCR Múltiplex –que amplifica el material genético de diferentes virus en una sola reacción– con la qPCR, una herramienta que no solo confirma la presencia del virus en tiempo real, sino que además mide cuántas copias hay en la muestra, como si contáramos cuántos virus hay en cada planta.

El secreto estuvo en identificar cebadores específicos, los cuales funcionan como pequeñas llaves que solo encajan en el material genético de cada virus, es decir que si en la muestra hay un virus, los cebadores lo encuentran y lo amplifican, permitiendo detectarlo.

Para asegurarse de que cada llave encajara perfectamente, el magíster Jiménez utilizó programas de análisis bioinformático que optimizaron su diseño garantizando que la prueba fuera precisa y no diera falsos positivos.

En una sola prueba

Para el estudio se analizaron en laboratorio 100 plantas adultas (de 2 meses), cultivadas en frascos con agar, sustancia que provee los nutrientes necesarios y les permite crecer in vitro, para tomar muestras de tejido y analizar los virus; además se implementaron dos sistemas de detección múltiple, lo que permitió identificar 5 virus y un viroide en alrededor de 3 horas, lo que reduce tiempo y recursos en comparación con hacerlo por separado.

Algunos de los virus detectados fueron el PVY (potyvirus), transmitido por pulgones, que produce muerte en las hojas y deformación de los tubérculos; el PVS (carlavirus), cuyo vector también son los pulgones o el contacto entre plantas contaminadas, generalmente sin síntomas, lo cual dificulta su reconocimiento; y el virus de la vena amarilla de la papa, que se transmite por la mosca blanca y pone amarillentas las venas de las hojas. Cuando estas enfermedades aparecen o se juntan, las pérdidas pueden ir del 10 al 80 %, dependiendo del momento en que se actúe.

Por último, para comprobar los resultados, los científicos usaron electroforesis en gel de agarosa, una técnica que permite “ver” el material genético de los virus en una especie gelatina, en la que, al aplicar una corriente eléctrica, se pueden observar los cambios propios de cada virus en un transiluminador de luz ultravioleta, máquina que muestra una “huella digital” o banda de cada uno de estos patógenos.

Así, en vez de analizar cada virus por separado con la técnica PCR convencional –famosa durante la pandemia por Covid-19– este método permite detectar la presencia del virus y facilita la amplificación de ciertas zonas del genoma de la planta para ver los genes que se activan ante el contagio.

Este avance no solo permite detectar los virus en cultivos más rápidamente y de manera asequible, sino que además sienta las bases para crear kits de diagnóstico, para que en el futuro las entidades encargadas de realizar pruebas en campo no tengan necesidad de invertir en costosos laboratorios; además, los papicultores podrían tener semillas completamente certificadas como libres de virus, garantizando una mejor producción.

El trabajo del magíster Jiménez fue dirigido por los profesores Fabio Aristizábal, de la UNAL, y Zaida Ojeda, de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

Sistema de recirculación de nutrientes produce lechugas en sistema hidropónico

 En menos tiempo, pero con la misma eficacia, buena apariencia y cualidades nutricionales, se produjeron lechugas variedad romana –de forma alargada– mediante una técnica en la que las plantas, en vez de crecer en sustratos como piedras, fibra de coco, hidrogel o lana mineral, lo hacen con sus raíces suspendidas dentro de una lámina de plástico, a través de la cual circula continuamente una solución de nutrientes.

Aunque el sistema hidropónico es una innovadora técnica de cultivo que prescinde del suelo para que las plantas crezcan, depende de sustratos y riegos intermitentes, mientras con el método NFT (Nutrient Film Technique) las raíces están suspendidas en una solución nutritiva que fluye constante, circular y uniformemente alrededor de ellas.

Según el profesor Sandro Ipaz, de la Facultad de Ingeniería y Administración de la Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira, “esta tecnología se caracteriza por su capacidad de recirculación continua y por acelerar significativamente el proceso de crecimiento y la concentración de nutrientes”, por eso está siendo muy recomendada para cultivos de ciclo corto y alto valor comercial como las hortalizas, en este caso la lechuga, de la cual cada año se producen en el país cerca de 80.000 toneladas.

Las estudiantes Lizeth Katherine Mahecha Garzón y Natalia Vallejo Morán, de Ingeniería Agrícola de la UNAL Sede Palmira, diseñaron, construyeron e implementaron este sistema que reduce en un 30 % el tiempo necesario para que las plántulas alcancen el tamaño adecuado, en comparación con métodos tradicionales.

Así mismo, con esta técnica se tuvo una mayor eficiencia en el uso del agua, lo cual marca un resultado significativo en la evolución de la agricultura hidropónica y urbana, ante la creciente degradación de los suelos a consecuencia de prácticas agrícolas tradicionales.

Experimento

Para el experimento, las estudiantes utilizaron 20 lechugas de variedad romana (Lactuca sativa), apreciada por su apariencia robusta y alargada, de color verde, sabor fresco y crujiente, rica en vitamina A y K y en minerales como hierro y ácido fólico, por tratarse de un cultivo de ciclo vegetativo corto, de 45 a 60 días, que permite una producción rápida.

La estudiante Mahecha indica que “queríamos aplicar muchos de los temas que habíamos visto durante la carrera y estábamos decididas a encontrar una técnica que se adaptara a espacios reducidos y no requiriera suelo agrícola. La hidroponía resultó ser la respuesta”.

Las estudiantes implementaron el sistema en la terraza de su casa, para lo cual utilizaron tubos de PVC, un tanque de almacenamiento con solución nutritiva, compuesta por agua y fertilizante líquido con nitrógeno, fósforo y potasio, necesarios para el crecimiento de las plantas.

Con una bomba controlaron el flujo y la recirculación de la solución a través de los canales de PVC, y abrieron orificios en el lugar que ocupaba cada una de las 20 plantas.

La evaluación del funcionamiento del sistema se realizó mediante el análisis de variables como el porcentaje de emergencia, el peso de la lechuga, la longitud de la raíz, el número de hojas, el diámetro del tallo, el pH y la conductividad eléctrica de la solución nutritiva.

En cuanto al control de la solución nutritiva, tomaron muestras y las analizaron en el laboratorio de la UNAL Sede Palmira utilizando un conductímetro y tiras de pH para su monitoreo. Esto les permitió ajustar la solución nutritiva y asegurar un crecimiento óptimo de las lechugas.

Los resultados del estudio han sido prometedores, con un crecimiento y peso de la lechuga comparable a la agricultura tradicional. Una de las recomendaciones principales es el control de los niveles de acidez o pH, el cual se debe mantener entre 5,5 a 6,5 para que se asimilen de manera correcta los nutrientes.