Para satisfacer la necesidad apremiante de seguridad alimentaria mundial y allanar el camino para una
agricultura sostenible , el avance y la adopción de tecnología agrícola son fundamentales para aliviar las
condiciones de 193 millones de personas en el mundo que padecen inseguridad alimentaria aguda. Sin
embargo, se deben implementar prácticas sostenibles para minimizar la destrucción ambiental al mejorar
el rendimiento y la productividad de los cultivos. Tradicionalmente, los agricultores a menudo solo
podrán notar signos de deterioro de la salud de sus cultivos en una etapa en la que las medidas de
reparación son limitadas.
Además, las pruebas actuales a través de técnicas analíticas basadas en la cromatografía son tan
destructivas como se requieren, perforando muestras de hojas que causarían heridas y roturas de tejidos.
Estos métodos también son laboriosos, incluida la extracción y el procesamiento en laboratorio de
múltiples muestras de plantas para cada punto de datos. Por lo tanto, los científicos han estado avanzando
en el campo de la agricultura de precisión, desarrollando nuevos sensores y herramientas analíticas para
ayudar a los agricultores a guiar las decisiones de gestión agrícola. El uso de sensores no destructivos o
mínimamente invasivos para los metabólitos de las plantas ha surgido como una herramienta analítica
esencial para el monitoreo en tiempo real de las vías de señalización de las plantas y la respuesta de las
plantas a las condiciones externas que indican la salud general de las plantas. Estos sensores podrían
incorporarse a futuras prácticas agrícolas e implementarse en granjas urbanas de alta tecnología que
utilicen agricultura de precisión, predictiva y ambientalmente controlable.
«A la luz de la creciente demanda de alimentos debido a la creciente población mundial y la preocupación
por la seguridad alimentaria, el desarrollo de tecnologías y herramientas innovadoras y sostenibles para
mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos es oportuno y esencial. El monitoreo no destructivo de
la salud de las plantas se erige como uno de los estrategias clave para mejorar las prácticas de crecimiento
de cultivos, complementando las técnicas agrícolas actuales como la rotación de cultivos, cultivos
intercalados y modificación genética», dijo el Dr. Gajendra Pratap Singh, investigador principal y director
científico senior de DISTAP.
El equipo explicó su investigación en el artículo de revisión titulado «Tecnologías no destructivas para el
diagnóstico de la salud de las plantas», publicado en la revista Frontiers in Plant Science. Los hallazgos
mostraron que los sensores podrían clasificarse ampliamente en aquellos que detectan moléculas de
señalización internas (sensores in vivo) y externas (superficie de la planta y en el aire).
Los sensores in vivo se basan en sensores electro químicos o sensores nanobiónicos de plantas. Los
recientes avances en nanotecnología han permitido que los sensores electro químicos y nanobiónicos de
plantas exhiban una mayor sensibilidad y selectividad al utilizar propiedades electro químicas y ópticas
únicas. Además de las moléculas de señalización internas, las plantas también emiten señales en las
superficies de sus órganos, así como a través de metabólitos en el aire, como los compuestos orgánicos
volátiles (COV), para la comunicación entre plantas. La detección de señales internas y externas, como
compuestos superficiales y aerotransportados, permite el diagnóstico no invasivo y en tiempo real de
enfermedades de las plantas.
Además, los sensores convierten las señales de las plantas en señales digitales para establecer una
comunicación directa entre las plantas y los productores. «Al aprovechar los eventos fisiológicos de las
plantas en tiempo real, los sensores no destructivos permiten un ajuste rápido de las condiciones
ambientales para aumentar la productividad de los cultivos y minimizar el uso de recursos», agregó el Dr.
Tedrick Thomas Salim Lew, científico de IMRE de A*STAR y asistente adjunto. Profesor en NUS ChBE,
quien fue el autor correspondiente del artículo.
«La revisión brindó información sobre sensores que son versátiles y han tenido éxito en la extracción de
información espaciotemporal de una variedad de especies de plantas importantes para la agricultura.
Los sensores abrirán la posibilidad de esquemas de control de retroalimentación en tiempo real que
pueden ayudar en la aplicación precisa de fertilizantes y reguladores del crecimiento de las plantas para
maximizar el crecimiento, así como facilitar la intervención oportuna para minimizar la pérdida de
rendimiento por el estrés de las plantas», dijo Mervin Ang, científico investigador de DISTAP y primer
autor del artículo.
Para abordar los profundos desafíos en la producción de alimentos en Singapur y el mundo, DISTAP, a lo
largo de los años, ha introducido nuevas herramientas analíticas que son rápidas, no destructivas y tienen
la capacidad de detectar y proporcionar información de plantas vivas en tiempo real. Esta última revisión
busca avanzar en tecnologías que se pueden aplicar para estudiar cultivos relevantes para la agricultura en
el campo, cerrando la brecha de conocimiento entre las plantas modelo comúnmente utilizadas en
biología vegetal y los cultivos económicamente importantes.
