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Proyecto H2020 NEURICE: Nuevo ARROZ europeo comercial (Oryza sativa) que alberga alelos de tolerancia a la sal para proteger el sector arrocero contra el cambio climático y la invasión del caracol manzana (Pomacea insularum)

  • Tipo Proyecto
  • Estado Completado
  • Ejecución 2016 -2020
  • Presupuesto asignado 4.608.975,00 €
  • Alcance Europeo
  • Principal fuente de financiación Horizonte 2020
  • Sitio web del proyecto NEURICE
Descripción de actividades

Durante el primer año del proyecto, se cruzaron diferentes cepas élite de arroz españolas, francesas e italianas con líneas asiáticas tolerantes a la salinidad. Este invierno se evaluarán en hidroponía cientos de cepas de semillas seleccionadas por su tolerancia a la salinidad. Las cepas más exitosas se probarán en campos salinos y no salinos durante las campañas de 2018 y 2019.

El proyecto NEURICE también ha comenzado a monitorizar la salinidad de algunos campos salinos en España, Francia e Italia para realizar ensayos con nuevas variedades de arroz tolerantes a la sal que se están desarrollando. Durante varios meses, se monitorizará de cerca la salinidad del agua y del suelo de los arrozales, la altura de la superficie del agua y la salinidad del agua que entra y sale de los campos.

Se espera que la próxima temporada las nuevas cepas de arroz estén listas para la siembra, de modo que puedan evaluarse tanto en campos salinos como no salinos. Además, se están realizando estudios paralelos del genoma y del proteoma en las variedades de arroz más tolerantes a la salinidad de todo el mundo para determinar qué mecanismos, genes y alelos permiten que esas plantas crezcan en ambientes altamente salinos.

Descripción contextual

La producción de arroz en Europa, que actualmente representa dos tercios del arroz consumido en el continente, se ve amenazada por los efectos del cambio climático, al igual que ocurre con otros cultivos. En la zona mediterránea, el cambio climático está provocando un aumento de las temperaturas y periodos de sequía más frecuentes y severos, lo que perjudica la calidad del agua y el caudal de los ríos. Estos efectos incrementan la salinidad del suelo, lo que repercute negativamente en la productividad de los cultivos. El cambio climático también está provocando la subida del nivel del mar y un mayor incremento de la salinidad en las zonas costeras, deltas y desembocaduras de los ríos donde se cultiva arroz. Como resultado, amenaza la propia existencia del sector arrocero en la zona mediterránea.

El proyecto NEURICE (Nuevo Arroz Europeo Comercial) busca obtener nuevas variedades de arroz tolerantes a la sal. De esta forma, se obtendrán variedades de arroz europeo adaptadas a las nuevas condiciones, permitiendo así que el cultivo del arroz continúe sin perder productividad y manteniendo el impacto ambiental, paisajístico y socioeconómico positivo de esta actividad.

Además, en Cataluña, el Delta del Ebro lleva varios años amenazado por una especie invasora con efectos devastadores en la cosecha de arroz: el caracol manzana gigante (Pomacea maculata). Su alta capacidad reproductiva y la ausencia de depredadores naturales han hecho imposible detener su expansión en el Delta, causando daños cada vez mayores a los cultivos. Inundar los campos con agua de mar ha sido una de las pocas estrategias que ha logrado frenar la presencia del caracol manzana gigante, aprovechando su baja tolerancia a la salinidad. Desafortunadamente, la salinidad residual tras el tratamiento con agua de mar genera pérdidas en los cultivos que, en el peor de los casos, pueden afectar hasta al 30 % de la producción.

Por lo tanto, el proyecto NEURICE no solo ofrece una solución para adaptar las variedades de arroz al cambio climático, sino que también permitirá combatir la invasión del caracol manzana en Europa.

Objetivos

Aproximadamente dos tercios del arroz que consumen los ciudadanos europeos se produce en la UE, y su productividad se ve afectada por el estrés abiótico y biótico. Resulta especialmente preocupante el aumento de la temperatura global durante el último siglo, especialmente durante los últimos 50 años (0,13 °C/década). 

Una consecuencia ha sido una clara tendencia a la salinización, que afecta al arroz, uno de los cultivos más sensibles a la sal en la región. Asociado a los cambios de temperatura y salinidad, el estrés biótico del caracol manzana del género Pomacea amenaza ahora con destruir los arrozales, comiéndose las semillas sembradas y las plántulas de arroz, lo que representa una de las peores plagas introducidas en los cultivos de gasterópodos en los últimos tiempos. Se calcula que actualmente esta plaga causa daños en los arrozales de todo el mundo, con pérdidas de decenas de miles de millones de euros al año.

Recientemente, se han detectado caracoles manzana en el delta del río Ebro (España), y ahora representan un importante factor para la biodiversidad de los humedales y la producción de arroz en Europa. Hasta la fecha, las medidas adoptadas para combatir el caracol manzana han fracasado, pero en otoño de 2013, 2500 ha de campos infestados se inundaron con agua de mar. Este tratamiento demostró ser 100% efectivo para destruir las infestaciones de caracol manzana; sin embargo, las concentraciones residuales de sal afectaron negativamente la productividad del arroz.

Por lo tanto, el objetivo general del proyecto NEURICE es identificar e introducir variación genética en variedades europeas de arroz para obtener variedades comerciales tolerantes a la salinidad con el fin de (i) mitigar los efectos inminentes de la salinización y el deterioro de la calidad del agua en las cuencas mediterráneas debido al cambio climático, y (ii) evitar la disminución en la producción observada después de los tratamientos con agua de mar realizados en arrozales que controlaron con éxito la plaga del caracol manzana. La disponibilidad de líneas comerciales de arroz tolerantes a la sal prevendrá el estrés abiótico derivado del cambio climático, a la vez que evitará la dispersión de esta devastadora plaga (estrés biótico) por toda Europa.

Resultados

El proyecto NEURICE producirá nuevas variedades de arroz europeo de élite tolerantes a la salinidad que protegerán al sector arrocero de las pérdidas de productividad causadas por los niveles de salinidad derivados del cambio climático y del tratamiento de los campos con agua de mar para frenar la infestación del caracol manzana. El conocimiento sobre el cultivo de estas nuevas variedades se incorporará a los usuarios finales de la UE, incluyendo la industria arrocera y el sector arrocero. Además, se implementarán prácticas de gestión como la siembra en seco y el uso racional del agua. Estas prácticas de gestión se mejorarán mediante la comparación de datos de ensayos de campo con diferentes concentraciones de sal y variedades de arroz, con datos de la implementación de un sistema de monitorización remota de la salinidad en desarrollo.

Las nuevas variedades de arroz europeo de élite tolerantes a la salinidad se obtendrán mediante una novedosa estrategia de mejora que incluye la mejora asistida por marcadores moleculares y el rescate de embriones en semillas inmaduras. Estas nuevas variedades mejoradas tolerantes a la sal permitirán conservar el entorno natural de las regiones arroceras, así como aumentar la diversidad del arroz para una mayor adaptabilidad a entornos específicos, incluyendo la tolerancia a estreses abióticos y bióticos para afrontar un escenario climático cambiante.

Curiosamente, la dispersión del caracol manzana por toda Europa puede detenerse o incluso erradicarse gracias a la disponibilidad de estas nuevas variedades europeas tolerantes a la sal, ya que los tratamientos con agua de mar en los campos infestados (que demostraron una eficacia del 100%) pueden reanudarse, evitando así estrategias químicas menos efectivas y altamente contaminantes. Además, los estudios de siembra en seco demuestran que las variedades tolerantes a la sal serán cruciales para minimizar los efectos del caracol manzana, incluso sin tratamientos con agua de mar, ya que el caracol permanece latente durante las etapas iniciales de crecimiento, cuando el arroz es vulnerable.

A largo plazo, el conocimiento y las herramientas creadas respaldarán la productividad y la estabilidad del sector agrícola en Europa y posiblemente más allá. Junto con el desarrollo de nuevas variedades tolerantes a la sal, IRIS desarrollará una red inalámbrica de sensores para el monitoreo de la salinidad, que alertará a los productores de arroz y a las cooperativas sobre los aumentos de salinidad para que puedan cambiar al cultivo de las variedades tolerantes a la sal desarrolladas en el proyecto.

La identificación de loci y accesiones con tolerancia moderada al estrés salino en el contexto de la japónica mediante el uso de métodos de mapeo, junto con el fenotipado no destructivo, permitirá avanzar en el conocimiento de la tolerancia a la sal del arroz y, en consecuencia, introducir otros alelos relacionados con la tolerancia aditiva a la sal para aumentar aún más la tolerancia a la sal del arroz en futuros programas de mejoramiento del arroz.

Además, el proyecto NEURICE apoyará el desarrollo de un ecosistema innovador en el sector agroalimentario de la UE y el desarrollo de la Asociación Europea de Innovación para la Agricultura Productiva y Sostenible (EIP-AGRI).

Coordinadores
  • UNIVERSITAT DE BARCELONA (UB)