Con el conversatorio “Perspectivas de la incorporación de geotermia para mejora de la producción agrícola en la Región de Los Ríos”, finalizó el proyecto “Invernadero geotérmico para el cultivo de tomates” financiado por el Fondo de Innovación para la Competitividad (FIC) del Gobierno Regional de Los Ríos y su Consejo Regional, realizado en la localidad de Coz Coz, comuna de Panguipulli.

En la actividad, realizada en la Facultad de Ciencias de la Universidad Austral de Valdivia, estuvieron presentes el jefe de la División de Fomento e Industria del Gobierno Regional de Los Ríos, Miguel Ángel Martínez; el profesional de la División de Acceso y Desarrollo Social de la Secretaría Regional Ministerial (Seremi) de Los Ríos, Johan Muñoz, y el director del CEGA, Diego Morata.

En la oportunidad, los participantes del conversatorio tuvieron la oportunidad de dialogar sobre la experiencia actual de la Región de Los Ríos en la utilización de geotermia somera, apuntando a los desafíos futuros para el escalamiento de las experiencias realizadas, a fin de replicarlas en el resto del territorio regional.

“Hemos visto exitosamente cómo la Región de Los Ríos, gracias a la inversión pública, ha incorporado la geotermia en sus múltiples posibilidades, como son el uso directo de termas; la implementación de Bombas de Calor Geotérmicas para climatización de invernaderos, muy pronto comenzará la instalación del primer sistema geotérmico de climatización en una Posta de Salud Rural, que será la de Illahuapi, en Lago Ranco, y vemos que el próximo paso quizás debiera ser atrevernos a ir por la calefacción distrital”, planteó Diego Morata, respecto a las perspectivas futuras.

Al respecto, Miguel Ángel Martínez expresó que “Los proyectos de innovación tienen un componente fundamental, que es el ser humano, donde todas las variables importantes para el avance de la Región se conjugan de forma armónica, en el mejor de los casos, a través de las personas que participan en el desarrollo de una iniciativa. En este sentido, el trabajo de la Universidad de Chile y CEGA han sido muy importantes para mostrar una nueva forma de desarrollar proyectos, abarcando todos los aspectos importantes, desde el técnico y económico, al social y medioambiental.”

En la misma línea, Johan Muñoz, señaló que: “es importante que el servicio público sea pionero en la adopción de nuevas tecnologías, que a su vez permitan concientizar a la ciudadanía sobre las oportunidades que tiene la región para enfrentar los desafíos energéticos con los recursos naturales que posee la región. En este sentido, señala que es importante avanzar en estudios y proyectos que incorporen energía geotérmica como alternativa de calefacción en recintos públicos de la región”.

Invernadero geotérmico

La iniciativa, ejecutada entre 2020 y 2022, tuvo por objetivo construir, adaptar y monitorear un prototipo de invernadero tecnificado para la producción continua de tomates con Bombas de Calor Geotérmicas (BCG) en la Región de Los Ríos. Para esto, se instalaron dos BCG junto a dos estanques de inercia y dos intercambiadores de placas, las que conforman la sala de máquinas que se conecta por tuberías al pozo de extracción y al invernadero. Dentro de este, dos bombas de circulación y ocho fancoils, con sus respectivos termostatos, distribuyen el calor en los más de 600 m2 cultivados.

“La incorporación de tecnología en la agricultura de invernaderos productivos es un avance fundamental para la seguridad alimentaria regional, nacional y mundial. En este sentido, el utilizar la tecnología de climatización más eficiente del mundo, la geotermia, en la producción local de tomates, es una oportunidad para mostrar a todos los actores regionales que una buena manera de sumarse a esta tendencia global, es a través de proyectos pilotos de innovación”, explicó Pablo Valdenegro, coordinador del proyecto.

Por su parte, Mario Aburto, beneficiario directo de la iniciativa, destacó el importante aumento de producción que este sistema podrá significar para sus cultivos. “El dejar de tener la merma invernal en mi producción de tomates, significa ganar 90 días de producción y más de 10 mil kilos extra de tomates. El beneficio que significa el poder incluir la geotermia para calentar el ambiente dentro del invernadero, es realmente un avance gigante para mi cadena productiva”.

Como parte de las actividades de cierre del FIC, se realizó también un corte de cinta como inauguración de la sala de máquinas que alimentan el sistema geotérmico instalado en el predio de Mario Aburto, en la zona de Coz Coz, de Panguipulli.

El calentamiento global, en la mayor parte del territorio chileno, se expresa en el incremento de la temperatura, reducción de precipitaciones y de la disponibilidad de agua de riego. Este efecto se relaciona con el aumento de la temperatura promedio de la Tierra en 0,85°C durante el período 1880-2012. El cambio climático afecta negativamente la disponibilidad de agua de riego a nivel predial, reduciendo el rendimiento y la producción de compuestos bioactivos de los cultivos. La menor disponibilidad de agua y los eventos climáticos extremos pueden ser una oportunidad para redefinir estrategias de riego y mejorar la calidad de la producción.

El tomate es un cultivo de interés agroindustrial donde la coloración en cosecha es fundamental, con el color rojo característico dado por el contenido de licopeno en el fruto. El licopeno es un pigmento natural clasificado como carotenoide, de naturaleza hidrofóbica (soluble o afín en aceite) y es un reconocido antioxidante. La literatura reporta múltiples estudios que avalan su capacidad antioxidante y su efecto preventivo en cáncer de próstata, entre otros.

Varios estudios desarrollados bajo diversas condiciones ambientales y de riego han descrito importantes diferencias en el contenido en licopeno entre cultivares de tomate. En general, se ha demostrado que la aplicación de un estrés hídrico moderado en plantas de tomate aumenta el contenido de licopeno y otros antioxidantes en el fruto, con respuestas en un rango del 30 al 85% de incremento, en comparación con frutos de plantas no estresadas.

Por otra parte, una reducción de la cantidad de agua aportada al cultivo de tomate generalmente se traduce en una disminución del rendimiento comercial y un menor peso del fruto, aunque también se registra un aumento de los sólidos solubles y del contenido de licopeno. Se ha reportado que los mayores rendimientos de tomate se alcanzaron sin estrés hídrico (100 % ETc, plena reposición del requerimiento hídrico). Sin embargo, la concentración y el rendimiento de licopeno en frutos de plantas regadas con estrés hídrico resultó significativamente más alta, atributo que podría compensar el menor rendimiento comercial.

RIEGO DEFICITARIO TERMINAL

El riego deficitario terminal aplicado a partir de la pinta de los frutos de tomate constituye una alternativa de manejo que permite aumentar la concentración de licopeno, sin afectar el rendimiento del cultivo. Independientemente de la dosis de riego aplicada, los cultivares con mayor contenido en licopeno, en general, son menos productivos que los que emplean comercialmente los agricultores, aunque con mayor intensidad de color rojo.

En el proyecto INIA Subsecretaría Núcleo 502780-70 se desarrollaron ensayos en Buin, Región Metropolitana (Centro Experimental INIA Los Tilos). Se evaluó el efecto del estrés hídrico terminal en la acumulación de licopeno en tomate agroindustrial y en tomates cultivados entre octubre de 2020 y marzo de 2021. Se aplicó un tratamiento de estrés hídrico terminal al cultivo los últimos 15 días previos a la cosecha, representado en la aplicación del 50% del agua de riego, en relación al cultivo bien regado.

En el estrés hídrico en plantas de tomate resultó un incremento significativo de la concentración de licopeno en el fruto (Figura 1) alcanzando 79,2 mg/kg sometidos a estrés, versus 73,4 mg/ kg en el testigo, ambos en base a tomate fresco. Se observaron también efectos sobre el rendimiento del cultivo, alcanzando 54 ton/ha en tomate sometido a estrés versus y 57,6 ton/ha en el bien regado.

Al expresar el resultado en términos de compuesto bioactivo, ambos tratamientos rindieron aproximadamente 4,4 kg de licopeno/ha. Estos resultados demuestran que el manejo de cultivos con estrategias de riego deficitaria en el contexto de escasez hídrica, pueden resultar en un rendimiento de licopeno comparables al de un cultivo sin estrés hídrico utilizando una cantidad significativamente menor de agua de riego.

El estrés hídrico terminal mostró efecto positivo sobre el rendimiento de licopeno, posicionándose como una alternativa de producción de licopeno, con miras a uso en la industria de alimentos como en la industria de jugos y concentrados de tomate.

Considerando que en Chile este cultivo es de gran interés y la agroindustria dedicada a obtención de concentrado de tomate está consolidada, su cultivo con fines de producción de color resulta muy atractivo dado que licopeno de tomate se posiciona como un compuesto con propiedades saludables bien documentada y con capacidad antioxidante reconocida a nivel científico. Cabe destacar que para el tomate agroindustrial se cuenta con pautas de manejo agronómico conocidas por los agricultores, una línea base a partir de la cual se podrían afinar manejos específicos, entre los cuales destaca el manejo del estrés hídrico, para la producción específica de licopeno con destino a la industria de alimentos.

Agrademos la contribución de Francisco Meza y Rodrigo Márquez, investigadores de INIA Intihuasi, quienes son parte del equipo del proyecto y trabajan desde la Región de Coquimbo, aplicando este mismo estudio en condiciones climáticas de la macrozona norte.

El proyecto chileno “Plant Abiotic Stress for a Sustainable” (PASSA) ya comienza a visualizar sus primeros frutos, acercándose al objetivo de la creación de portainjertos de tomate que sean más resistentes a la sequía y salinidad; que puedan crecer y ser cosechados en zonas de difíciles condiciones climáticas.

Esta iniciativa -un proyecto asociativo de investigación financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo- a pesar de la pandemia, ha presentado notables avances en uno de sus principales objetivos, que se llevará a cabo mediante la herramienta de edición génica CRISPR/Cas-9, técnica cuyas creadoras ganaron el Premio Nobel de Química 2020.

¿En qué consiste el CRISPR?

Se trata de un moderno sistema que permite reparar o mutar secuencias genómicas del ADN a través de ARNs guía y una enzima llamada Cas, los que se convierten en las herramientas para “apagar” ciertos genes específicos para generar características  favorables en cualquier organismo. De este modo, para el caso del proyecto PASSA, se editarán genes responsables de que la planta de tomate se vea afectada por la sequía y salinidad, con lo que se lograría que dichos genes no se expresen y la planta, por lo tanto, pueda adaptarse a suelos salinos y de bajo riego, logrando dar frutos en estas condiciones desfavorables.

Según explica la Dra. Claudia Stange, académica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile y directora del proyecto, “hasta la fecha hemos utilizado plataformas bioinformáticas y revisado literatura sobre la caracterización funcional de genes del tomate, lo que ha permitido estudiar y seleccionar de manera preliminar genes que afectan negativamente al tomate ante la sequía y estrés salino”.

“Al momento tenemos 6 candidatos para ser editados. Sin embargo, cada uno de estos genes tiene entre 3 a 4 copias en tomate, por lo que debemos analizar la expresión de todos ellos en la raíz de tomate, para quedarnos con los que se expresan en este órgano, ya que nuestro objetivo es hacer portainjertos y la raíz es la que primero percibe la falta de agua y la salinidad”, agrega la investigadora.

La Dra. Stange informa que, además, se han iniciado experimentos en el laboratorio con plantas del tomate poncho negro -variedad del Valle de Lluta introducida al norte de Chile hace más de 40 años. “Las plantas se hicieron crecer y luego fueron regadas con agua con sal o sometidas a sequía para luego analizar -mediante estudios moleculares- la expresión de los genes candidatos y seleccionar aquellos que presenten un mejor patrón de expresión para ser finalmente editados, etapas que esperamos ir concretando tras salir del periodo de cuarentena”, indica. 

Por último, el equipo multidisciplinario ya cuenta con el sistema CRISPR/Cas9 para generar los vectores que incluirán los ARN guías específicos de cada gen seleccionado, para editarlos en plantas de tomate poncho negro. 

Siguientes pasos

Una vez que se seleccionen los genes a editar, se utilizará la herramienta CRISPR/Cas-9, aplicando los vectores con los ARN guía a trozos de hojas de tomate en condiciones estériles in vitro. Luego, se deberá cultivar para regenerar nuevas plantas a partir de las células editadas.

Dado que este proyecto también considera la creación de portainjertos de kiwis que resistan a sequía y salinidad, este proceso será replicado para dichas plantas. La meta final es que ambos portainjertos sean puestos a disposición de agricultores locales que se han visto afectados por las condiciones ambientales actuales, beneficiando de este modo la economía nacional.

Por otro lado, PASSA cuenta con otros dos objetivos: crear biomoduladores -producto aplicable directamente sobre la planta del tomate- desarrollado en base a moléculas vegetales y bacterias endémicas obtenidas desde suelos nortinos, que otorgará resistencia a estas mismas condiciones de falta de agua; junto con una campaña comunicacional que logre dar a conocer los efectos del cambio climático en el mundo y los beneficios de la biotecnología para paliarlos.

Uno de los sellos del Ministro de Agricultura en su gestión, es impulsar el desarrollo de la asociatividad y un claro ejemplo es el caso del agricultor Cristian Ayca, quien produce tomates en el sector de Sobraya, en el del Valle de Azapa y se atrevió a innovar con la producción de tomates de especialidad (gourmet).

Debido al éxito del productor, el Seremi de Agricultura de la región; Jorge Heiden, busca apoyar una futura asociatividad entre agricultores del sector. “Éste es un ejemplo de capacidad de innovación y desarrollo de productos que potencian el rubro agrícola en la región.

Cristian Ayca comenzó a innovar cambiándose del sistema de cultivo tradicional a uno sin suelo, específicamente a sustrato de fibra de coco, debido a las altas poblaciones de nemátodos en sus suelos, conocidos patógenos que atacan a las raíces de las plantas, con consecuencias tan negativas como bajar significativamente los rendimientos del cultivo.

En un principio, se trató de una inversión completamente privada, pero posteriormente consultó a la empresa privada con el fin de obtener apoyo financiero y así solucionar su problema de suelos afectados. De esta forma, el primer salto que dio fue trabajar no sólo con cultivo sin suelo, sino también con un sistema de riego semi automatizado para la producción de tomate injertado.

Los resultados fueron muy buenos, ya que el rendimiento pasó a ser de 120 toneladas por hectárea a 180 en un año, además de empezar a producir tomates de mayor calidad, que son los llamados “tomates biológicos”, dado que en su producción se usa menor cantidad de productos fitosanitarios.

Actualmente estos tomates se venden, principalmente, a restaurantes gourmet en Santiago y en Arica y el sueño va mucho más allá. Ayca añadió “queremos asociarnos con otros agricultores del sector Sobraya, que principalmente son familia, y así competir del mejor modo en el mercado nacional y, por qué no, en el mercado internacional con nuestros productos, que son de la mejor calidad”.

Investigadores de la Usach y la Universidad de Chile son los creadores del emprendimiento científico “Nutrisato”, un bioestimulante y fertilizante ciento por ciento natural, en etapa de experimentación, capaz de hacer crecer frutas y verduras en mayor tamaño, cantidad y nutrientes.

“Sus propiedades como bioestimulante y fertilizante le permiten al cultivo estar mejor preparado para realizar fotosíntesis lo que posteriormente va a ayudar a la formación de flores y frutos”, explica Alejandro Muñoz, del Laboratorio de Bioquímica Vegetal y Fitorremediación de Usach.

“En cuanto a su función como bioestimulante, incrementa la biosíntesis de fitohormonas que estimulan el crecimiento y la floración, y fortalece en las plantas su Resistencia Sistémica Activada (SAR), que es como su sistema inmune, lo que significa que están mejor preparadas para resistir el ataque de plagas y enfermedades, entre otros efectos”, especifica.

Hasta el momento, Nutrisato ha sido aplicado en pimentones, tomates y ajíes. “Estos últimos, además de haber crecido en tamaño, lo han hecho en mayor cantidad”, complementa  Rodrigo Ferreira. En una próxima etapa esperan hacer pruebas en nuevos cultivos como uvas, manzanas, tomates, paltas, nogales y flores.

Un equipo internacional de investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de Valencia realizó un estudio químico y genético sobre el tomate, para encontrar los pasos necesarios para recuperar su sabor tradicional, que ha desaparecido en la mayoría de las variedades comerciales.

El profesor de investigación del CSIC Antonio Granell explica “para abordar el problema del sabor del tomate, hemos realizado un estudio exhaustivo de la química y la genética de su sabor. El sabor de cualquier alimento es la suma de las interacciones entre el gusto y el olfato. En el tomate, los azúcares y los ácidos activan los receptores gustativos, mientras que un conjunto diverso de compuestos volátiles activan los receptores olfativos. Es precisamente la cantidad y proporción relativa de estos compuestos volátiles lo que resulta esencial para un buen sabor”.

El estudio analizó los compuestos químicos de 398 variedades de tomates tradicionales, modernas y silvestres. Luego evaluaron los subconjunto de estas variedades en paneles de consumidores para identificar los compuestos químicos que más contribuían al sabor y al gusto de los tomates.

Antonio Granell indica “nuestro estudio nos ha permitido descubrir que las variedades comerciales modernas del tomate contienen cantidades significativamente menores de muchos de los compuestos químicos relacionados con el sabor que otras variedades más antiguas”.

Los investigadores comentan que la resecuenciación del genoma de las 398 variedades les sirvió para identificar marcadores genéticos que afectan a la mayoría de los compuestos químicos relacionados con el sabor del tomate, incluyendo azúcares, ácidos y compuestos volátiles.

Granell agrega que “en algunos casos, incluso podemos predecir cuál es la versión de los genes responsable de la alteración en los niveles de determinados compuestos volátiles y cómo eso afecta al sabor”.

Los resultados del estudio permiten comprender las bases moleculares y genéticas de la falta de sabor en las variedades comerciales modernas del tomate. Esa información es esencial para recuperar su sabor a través de la cría molecular.