Cómo un consorcio público-privado único está transformando la agricultura sostenible y el desarrollo de cultivos.
Por qué es importante:
CropXR, que comenzó a funcionar en 2023, es una iniciativa de cuatro instituciones de conocimiento holandesas (la Universidad de Utrecht, la Universidad de Investigación de Wageningen, la Universidad de Ámsterdam y la Universidad Tecnológica de Delft) y la asociación de semillas holandesa Plantum. Se trata de un consorcio público-privado único que, además de las universidades, incluye instituciones científicas, socios industriales y empresas de innovación tecnológica. Reúne a expertos de una multitud de disciplinas, como las ciencias vegetales, las ciencias de datos y las ciencias sociales. Su objetivo es hacer que la producción agrícola sea menos vulnerable al cambio climático y menos dependiente de fertilizantes artificiales y pesticidas químicos, creando así también oportunidades de crecimiento para sectores económicos relevantes en los Países Bajos.
Seed World Europe habló con Hedwich Teunissen, directora general de CropXR.
Seed World Europe (SWE): Hedwich, ¿puedes explicar en pocas palabras qué está haciendo tu organización?
Hedwich Teunissen (HT): CropXR tiene como objetivo acelerar los cambios que tanto se necesitan en la agricultura. En el mundo actual nos enfrentamos a enormes desafíos, como el cambio climático y la reducción de la seguridad alimentaria. El cambio climático afecta a la agricultura de muchas maneras. En los Países Bajos, por ejemplo, hemos experimentado una temporada excepcionalmente húmeda. Un cultivo importante como la patata sufre por toda la lluvia. Asimismo, estas condiciones climáticas han estropeado la reciente producción de espinacas. Los agricultores están luchando por superar este tipo de daño.
Para soportar tales desafíos ambientales, los cultivos deben ser más resistentes. CropXR tiene la misión de hacer que los cultivos sean más resistentes, adaptados al clima y sostenibles. Las nuevas variedades de cultivos deben volverse menos dependientes de fertilizantes y pesticidas. Además, deben ser más capaces de lidiar con los extremos climáticos, pero la calidad de los productos y el rendimiento deben seguir siendo altos.
No es una tarea fácil, ya que la resiliencia de las plantas es genéticamente compleja. Muchos genes interactúan cuando una planta experimenta factores estresantes como inundaciones, sequías o salinización. Para desentrañar los componentes básicos de la resiliencia, debemos examinarla desde una perspectiva de biología de sistemas.
Implementar un enfoque holístico e interdisciplinario de este tipo significa estudiar el funcionamiento interconectado de toda la planta. Para ello, se utilizan análisis computacionales y matemáticos. Mediante la recopilación de diversos conjuntos de datos y la implementación de tecnologías avanzadas como la inteligencia artificial, el equipo de CropXR desarrollará modelos mecanísticos. Con estos modelos, pretendemos definir y predecir los rasgos de resiliencia.
Este es el enfoque innovador de mejoramiento de datos inteligentes que imaginamos. Con el tiempo, los mejoradores de todo el mundo deberían poder aprovechar este conocimiento y usarlo en su beneficio. Esperamos contribuir a remodelar la agricultura y tener un impacto positivo en la cadena alimentaria mundial.
SWE: Ha elegido una serie de cultivos para comenzar: coles, lechuga, cebolla, papa, tomate y crisantemo. ¿Su investigación se limita a esos cultivos o se agregarán otros cultivos en el futuro?
HT: Por ahora, hemos elegido un número limitado de cultivos. Esto está relacionado con nuestro plan de 10 años y la viabilidad de nuestro trabajo en este período. Nuestro plan se divide en dos fases.
Los primeros cinco años, realizamos nuestra investigación sobre Arabidopsis , una llamada planta “modelo” que la hace muy adecuada para la investigación. Nos concentramos en recopilar datos experimentales y utilizamos la riqueza de conocimiento de Arabidopsis que está disponible. Con la ayuda de IA, estos datos se transformarán en modelos que nos brindarán información sobre el funcionamiento interno de los procesos de resiliencia involucrados. Pensemos en los vínculos entre el genotipo, la vía metabólica, las células y los tejidos, y el estrés externo. Estos modelos permiten una traducción eficiente de los hallazgos de Arabidopsis a las especies de cultivo. Además, nos permiten comprender mejor la resiliencia de los cultivos y cómo se puede mejorar.
Dado que nuestro objetivo es ofrecer resultados prácticos y concretos, aplicaremos de inmediato estos conocimientos. Por ello, recientemente hemos añadido la coliflor a nuestra selección. Este denominado “cultivo insignia” unirá a todos nuestros socios. Pondremos a prueba de inmediato los conocimientos que recopilemos para mejorar la resiliencia de la coliflor. Esperamos que este proyecto global dentro de nuestro consorcio acelere la obtención de resultados tangibles.
En los próximos cinco años, convertiremos los conocimientos básicos que hemos adquirido en herramientas prácticas de mejora de los seis cultivos que usted ha mencionado. El tomate, la lechuga, la cebolla, las coles y la patata fueron seleccionados por diversas razones. Son cultivos importantes para los socios industriales de nuestro consorcio. Nuestros socios tienen un amplio conocimiento de estos cultivos que se pueden utilizar de forma fructífera. Además, estos cultivos se cultivan en muchos lugares del mundo y son nutritivos. La patata, en particular, alimenta a millones de personas. Además, el crisantemo es la planta ornamental más importante de los Países Bajos.
Esta variada selección de cultivos nos da una idea de la resiliencia en muchos niveles. Algunos de los cultivos se cultivan en invernaderos. Estos entornos relativamente controlados tienen sus propios desafíos. Tomemos, por ejemplo, el crisantemo que se cría y cultiva en un invernadero. Los trips, insectos delgados, representan una grave amenaza para estos cultivos. Al igual que pueden dañar gravemente prácticamente todos los cultivos existentes. Cómo puede el crisantemo volverse más resistente a este insecto, es una de las preguntas fundamentales que tratamos de responder. Los cultivos que crecen en el campo, por otro lado, enfrentan otros desafíos. La lluvia excesiva o la sequía, por ejemplo, ponen a prueba la resiliencia de dichos cultivos de una manera diferente.
Los cultivos son genéticamente complejos. Los cultivos que seleccionamos representan esta complejidad. Varían en tamaño del genoma, la cantidad de juegos de cromosomas en una célula u organismo (nivel de ploidía) y heterogeneidad u otras características. Realizar investigaciones sobre cultivos genéticamente diferentes es, por lo tanto, muy esclarecedor.
Al implementar nuestra tecnología de mejoramiento de datos inteligentes en nuestros cultivos seleccionados, pretendemos ofrecer resultados concretos. Una vez que nuestra metodología sea sólida y dé buenos resultados, nos gustaría añadir otros cultivos a nuestra selección en los próximos años. Después de diez años, prevemos una nueva expansión. Con el tiempo, debería ser posible aplicar nuestros modelos a todos los cultivos posibles.
SWE: Cuando hablamos de resiliencia en los cultivos y de preparación para el cambio climático, la mayoría de la gente menciona las nuevas técnicas genómicas (NGT, por sus siglas en inglés). ¿CropXR también utilizará NGT? Y, de ser así, ¿cómo se ocuparán de los aspectos regulatorios?
HT: Las NGT pueden formar parte de la caja de herramientas de los investigadores para obtener conocimientos valiosos sobre las plantas. Pueden permitir a los investigadores probar cómo interactúan los genes y desentrañar los procesos complejos que están conectados a esta interacción. Este conocimiento podría contribuir a los cambios y mejoras necesarios. Las consideramos como herramientas posibles y adicionales que podrían acelerar la investigación experimental en ciencias vegetales. Además, podrían ofrecer a los fitomejoradores una mayor velocidad a la hora de desarrollar variedades resistentes.
Sin embargo, es importante señalar que CropXR no depende de las NGT para avanzar. Además, explícitamente no participamos en debates políticos sobre este tema. Tenemos la intención de avanzar independientemente de las decisiones transnacionales sobre este tema. Nuestra investigación y nuestros resultados no dependen del resultado político final sobre este asunto.
SWE: Están combinando la investigación del sector público y privado, y es probable que surjan algunas innovaciones muy interesantes de CropXR. ¿Cómo gestionan la propiedad intelectual de todo esto?
HT: En primer lugar, es bueno mencionar que nuestros socios públicos y privados están colaborando estrechamente desde el principio y seguirán haciéndolo en los próximos años. Todos los socios invierten a su manera y obtienen algo de esta inversión.
Recibimos financiación de instituciones que estipulan que la investigación fundamental que llevamos a cabo debe ser accesible para todos. Además, CropXR desarrolla herramientas prácticas, tecnología e innovaciones en colaboración con sus socios industriales. En los mercados competitivos, estas innovaciones tienden a estar protegidas por propiedad intelectual. Nuestros socios industriales realizan inversiones financieras y asumen riesgos. En consecuencia, se aplica el principio de quid pro quo. Por lo tanto, los socios actuales de CropXR están en primera línea para utilizar las innovaciones que se están desarrollando. Esto significa que la propiedad intelectual de nuestra tecnología de cultivo inteligente de datos se comparte exclusivamente con la comunidad de CropXR.
Prevemos que CropXR seguirá avanzando y evolucionando constantemente. Por ello, a su debido tiempo, nos gustaría dar la bienvenida a nuevos socios y colaboraciones para mejorar nuestro impacto. CropXR siente la responsabilidad de influir positivamente en la capacidad de generación de ingresos de la industria de la cría de animales holandesa. Además, aspiramos a tener un impacto social y avanzar hacia un ecosistema agrícola más sostenible a escala mundial. Si finalmente se suman otros socios, ya sean grandes o pequeñas empresas, también deberían poder utilizar nuestra propiedad intelectual en algún momento.
SWE: ¿Puede contarnos un poco más sobre la metodología que utiliza CropXR y cómo funciona el concepto de “mejora inteligente de datos”?
HT: En los últimos 20 años, los científicos han podido conocer el genoma de muchas plantas, lo que ha supuesto un enorme avance, ya que les ha permitido hacer mejores predicciones sobre la respuesta de las plantas a factores estresantes como las enfermedades y la sequía.
Hoy en día, podemos hacer este tipo de predicciones con bastante precisión cuando solo intervienen unos pocos genes y un único factor estresante. Sin embargo, cuando intervienen más de unos pocos genes, esto se convierte en una tarea difícil, por no decir abrumadora. CropXR busca la creación de nuevos modelos de plantas que proporcionen información sobre cómo la interacción de múltiples genes juntos da forma a la resiliencia de las plantas. En lugar de examinar cómo un único factor estresante afecta a una planta, observamos el efecto de múltiples factores estresantes. Pueden ser bióticos, por ejemplo, causados por bacterias, o abióticos, por ejemplo, la temperatura. Las preguntas importantes incluyen: ¿Esto conduce a compensaciones?, ¿qué combinaciones de genes son determinantes clave de la resiliencia y qué resultados se pueden esperar? Estas preguntas se relacionan con los objetivos de mejoramiento del futuro.
CropXR se encuentra al borde de una nueva era en la ciencia vegetal, cuyo objetivo es conocer y predecir la intrincada dinámica de genes y rasgos complejos. Para obtener estos conocimientos, son necesarias nuevas metodologías de vanguardia.
Por lo tanto, utilizamos la metodología de mejora inteligente de datos. Esto significa que recopilamos un gran volumen de mediciones y combinamos varios tipos de conjuntos de datos para construir nuestros modelos. Primero, tratamos de construir estos modelos basándonos en la planta Arabidopsis mencionada anteriormente . La compilación de estos modelos es un proceso iterativo que llevará tiempo. Esperamos poder modelar Arabidopsis en los próximos años, lo que dará lugar a un modelo más refinado después de aproximadamente cinco años.
Posteriormente, estos modelos se pueden trasladar a cultivos específicos. Cuando llegue esta fase, necesitaremos muchos menos datos específicos de cada cultivo, ya que el modelo primario ya está disponible y solo es necesario adaptarlo a un cultivo en particular. Esto facilitará la creación de los denominados modelos “spin-off” para otros cultivos. Los obtentores podrán utilizar estos modelos para mejorar su rendimiento.
SWE: La IA es un elemento importante de CropXR. ¿Puede contarnos más sobre el uso de la IA dentro de su consorcio y cómo manejan estos enormes conjuntos de datos y quién puede acceder a ellos?
HT: El tamaño de los conjuntos de datos es realmente abrumador. Nuestros científicos de datos estiman que nuestro proyecto creará un volumen de datos de aproximadamente varios petabytes en los próximos años. Sin embargo, tenga en cuenta que este volumen es relativamente modesto en comparación con los datos utilizados, por ejemplo, en las ciencias médicas o la astronomía.
El aprendizaje automático puede ayudarnos a resumir todos los datos experimentales y utilizarlos para nuestros modelos. Pronto comenzaremos nuestro primer experimento sobre estrés por sequía y temperatura en Arabidopsis . El experimento se está preparando actualmente y durará aproximadamente un año. Durante la fase preparatoria, ya estamos utilizando conjuntos de datos existentes. Los resumimos, los analizamos y los utilizamos para alimentar nuestras primeras versiones del modelo.
Estamos interesados en utilizar datos de alta calidad para nuestros modelos, ya que la precisión de nuestros modelos y predicciones depende de ello. Nuestro equipo de científicos de datos, dirigido por un director de tecnología dedicado, está trabajando en la creación de una infraestructura de datos sólida para almacenar, gestionar y acceder a todos estos datos de forma adecuada y segura. Se basará en los principios FAIR (justo, accesible, interoperable y reutilizable). Nuestra intención es crear una cultura de datos inclusiva. Todos los miembros del consorcio deberían poder acceder a los datos.
Esta sólida base nos permitirá hacer realidad una de nuestras ambiciones, que es la de desarrollar un «centro de resiliencia». Este centro debería ser una amplia recopilación de conocimientos sobre la resiliencia de los cultivos. Recopilará conocimientos, datos, herramientas y expertos relacionados con este tema. Será un tesoro para todos aquellos que trabajan en este campo. Nos esforzamos por hacer realidad esta ambición en los próximos años. Los requisitos y las posibilidades de acceso al centro para quienes no forman parte del consorcio también se seguirán desarrollando en los próximos años. Recién hemos comenzado y todavía queda mucho trabajo por hacer. ¡Estamos ansiosos por mantener informados a todos los que trabajan en el sector de las semillas sobre nuestro progreso y ofrecer resultados de vanguardia a su debido tiempo!
Fuente: Seed World Europe
