Un estudio muestra que el nopal es un cultivo tolerante a la sequía para obtener combustible y alimentos sostenibles

Según un estudio publicado recientemente, los investigadores de la Universidad de Nevada, Reno creen que la planta, con su alta tolerancia al calor y bajo uso de agua, puede proporcionar combustible y alimentos en lugares que anteriormente no habían podido crecer mucho en el camino de los cultivos sostenibles.

Los modelos de cambio climático global predicen que los eventos de sequía a largo plazo aumentarán en duración e intensidad, lo que resultará en temperaturas más altas y niveles más bajos de agua disponible. Muchos cultivos, como el arroz, el maíz y la soja, tienen un límite superior de temperatura, y otros cultivos tradicionales, como la alfalfa, requieren más agua de la que podría estar disponible en el futuro.

«Las áreas secas se van a secar debido al cambio climático», dijo el profesor de Bioquímica y Biología Molecular John Cushman, de la Facultad de Agricultura, Biotecnología y Recursos Naturales de la Universidad. «En última instancia, veremos más y más problemas de sequía que afectarán cultivos como el maíz y la soja en el futuro».

Alimentando la energía renovable

Como parte de la unidad de la Estación Experimental de la Escuela, Cushman y su equipo han publicado recientemente los resultados de un estudio de cinco años sobre el uso de espinas de cactus de pera como una alta temperatura, cultivo comercial bajo el agua. El estudio, financiado por la Estación Experimental y el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU., Fue el primer ensayo de campo a largo plazo de especies de Opuntia en EE. UU. Como materia prima bioenergética escalable para reemplazar el combustible fósil.

Los resultados del estudio, que se llevó a cabo en el Laboratorio de Campo del Sur de Nevada de la Estación Experimental en Logandale, Nevada, mostraron que Opuntia ficus-indica tuvo la mayor producción de fruta y utilizó hasta un 80% menos de agua que algunos cultivos tradicionales. Los coautores incluyeron a Carol Bishop, de la unidad de Extensión de la Universidad, el investigador postdoctoral Dhurba Neupane y los estudiantes graduados Nicholas Alexander Niechayev y Jesse Mayer.

«El maíz y la caña de azúcar son los principales cultivos bioenergéticos en este momento, pero usan de tres a seis veces más agua que el tuna», dijo Cushman. «Este estudio mostró que la productividad del tuna está a la par con estos importantes cultivos bioenergéticos, pero usan una fracción del agua y tienen una mayor tolerancia al calor, lo que los convierte en un cultivo mucho más resistente al clima».

El nopal funciona bien como cultivo bioenergético porque es un cultivo perenne versátil. Cuando no se está recolectando para biocombustible, funciona como un sumidero de carbono terrestre, eliminando el dióxido de carbono de la atmósfera y almacenándolo de manera sostenible.

«Aproximadamente el 42% de la superficie terrestre de todo el mundo está clasificada como semiárida o árida», dijo Cushman. «Existe un enorme potencial para plantar cactus para el secuestro de carbono. Podemos comenzar a cultivar cactus en áreas abandonadas que son marginales y pueden no ser adecuadas para otros cultivos, ampliando así el área que se utiliza para la producción de bioenergía».

Alimentando a personas y animales

El cultivo también se puede utilizar para el consumo humano y la alimentación del ganado. El nopal ya se utiliza en muchas zonas semiáridas de todo el mundo como alimento y forraje debido a su escasez de agua en comparación con los cultivos más tradicionales. La fruta se puede utilizar para mermeladas y jaleas debido a su alto contenido de azúcar, y las almohadillas se comen tanto frescas como enlatadas. Debido a que las almohadillas de la planta están hechas de un 90% de agua, el cultivo también funciona muy bien como alimento para el ganado.

«Ese es el beneficio de este cultivo perenne», explicó Cushman. «Ha cosechado la fruta y las almohadillas para la alimentación, luego tiene esta gran cantidad de biomasa en la tierra que está secuestrando carbono y puede usarse para la producción de biocombustible«.

Cushman también espera usar genes de tuna para mejorar la eficiencia del uso del agua de otros cultivos . Una de las formas en que el nopal retiene el agua es cerrando sus poros durante el calor del día para evitar la evaporación y abriéndolos por la noche para respirar. Cushman quiere tomar los genes del tuna que le permiten hacer esto y agregarlos a la composición genética de otras plantas para aumentar su tolerancia a la sequía.

Bishop, educadora de Extensión para el condado de Clark del noreste, y su equipo, que incluye a estudiantes de la escuela secundaria Moapa Valley, continúan ayudando a mantener y cosechar las más de 250 plantas de tuna que aún se cultivan en el laboratorio de campo en Logandale. Además, durante el estudio, los estudiantes adquirieron una valiosa experiencia ayudando a difundir el conocimiento sobre el proyecto, sus objetivos y los posibles beneficios y usos de la planta. Produjeron videos, artículos, folletos y recetas; dio recorridos por el laboratorio de campo; e impartió clases, incluidas clases de cosecha y cocina.

Impulsando nuevas investigaciones

En 2019, Cushman comenzó un nuevo proyecto de investigación con nopal en la Unidad Nacional de Recursos Genéticos de Plantas de Tierras Áridas del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. UU. En Parlier, California. Además de seguir midiendo cuánto producirá el cultivo de cactus, el equipo de Cushman, en colaboración con Claire Heinitz, curadora de la unidad, está analizando qué accesiones, o muestras únicas de tejido vegetal o semillas con diferentes rasgos genéticos, proporcionan la mayor producción y optimizar las condiciones de crecimiento del cultivo.

«Queremos un tuna sin espinas que crezca rápido y produzca mucha biomasa», dijo Cushman.

Uno de los otros objetivos del proyecto es aprender más sobre la enfermedad del retraso del crecimiento de Opuntia, que hace que los cactus desarrollen frutos y almohadillas más pequeñas. El equipo está tomando muestras de las plantas infectadas para observar el ADN y el ARN para encontrar qué causa la enfermedad y cómo se transfiere a otros cactus en el campo. La esperanza es utilizar la información para crear una herramienta de diagnóstico y un tratamiento para detectar y prevenir la propagación de la enfermedad y rescatar las partes utilizables de las plantas enfermas.