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15.10.2024
Ilustración: Daniel Martín Martín
Investigación biotecnológica y genómica de plantas en la UPM y su impacto en la agricultura sostenible
Entrevista a Isabel Allona, Directora del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) de la UPM e INIA(CSIC) y a Manuel Piñeiro, Investigador Científico y Subdirector de Programas Científicos.
Isabel, ¿qué es Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas? ¿cuál es su objetivo?
El Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) es un Centro de Investigación Mixto, formado originalmente por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), que se inauguró en marzo de 2009 en el Campus de Excelencia de Montegancedo de la UPM. Posteriormente, al entrar el INIA en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en marzo de 2021, el Centro se constituye como CBGP (UPM-INIA/CSIC).
Nuestro objetivo es llevar a cabo investigación fundamental y estratégica dentro del ámbito de la biología vegetal y de los microorganismos que interaccionan con las plantas. La investigación que realizan los diferentes grupos del Centro está dirigida a entender, desde un enfoque multidisciplinar, procesos fundamentales como son el desarrollo de las plantas y su interacción con el medio ambiente biótico y abiótico, incluyendo los mecanismos moleculares que regulan la nutrición vegetal. Además, estamos desarrollando nuevas herramientas de biología sintética y biología computacional y genómica, que servirán para ahondar en estos conocimientos. La adquisición de conocimiento biológico básico es esencial para combatir los retos a los que se enfrenta la producción agrícola y forestal, y debe contribuir a desarrollar nuevas soluciones biotecnológicas.
Para que podamos entender la dimensión de vuestra actividad, ¿cuántos proyectos, investigadores y técnicos en general trabajan en vuestro centro?
En el CBGP, hay 262 personas trabajando a fecha de septiembre 2024. De estas, 207 pertenecen a la UPM y 55 al INIA/CSIC. A este número se añaden los estudiantes de prácticas, grado, máster, etc. que hacen que el CBGP pase de las 300 personas durante muchas épocas del año.
Los investigadores del CBGP desarrollan una actividad científica de vanguardia y de excelencia, como lo demuestra la calidad de sus publicaciones en las mejores revistas internacionales, la atracción de talento investigador, la financiación del European Research Council (5 Starting Grants), y su internacionalización (el origen del 27% de los fondos de investigación del centro). En la página web del CBGP se pueden visitar las distintas líneas de investigación y los investigadores que las dirigen, mostrando sus objetivos, proyectos y resultados científicos (https://www.cbgp.upm.es).
Vuestros proyectos se realizan en colaboración con otras instituciones y centros a nivel nacional e internacional, ¿nos puedes contar un poco cómo os relacionáis con ellos y por qué es importante?
La colaboración científica, tanto nacional como internacional, es fundamental para el desarrollo de una ciencia de calidad que no tiene fronteras. Los grupos, de manera independiente, establecen sus colaboraciones con científicos tanto de sus áreas como formando grupos multidisciplinares. El CBGP es un Centro de Excelencia Severo Ochoa, y ha conseguido este sello de excelencia del Ministerio de Ciencia e Innovación en dos ocasiones (2017-2021 y 2022-2025). Además de las colaboraciones tanto nacionales como internacionales que establecen los distintos grupos y que están reflejadas en la página web, el programa Severo Ochoa ha permitido establecer colaboraciones multidisciplinares entre los distintos grupos de las dos instituciones que forman el CBGP. Por último, dentro del programa estratégico del Severo Ochoa se han establecido dos marcos importantes de colaboración estratégica internacional: uno con el Cluster of Excellence on Plant Science (CEPLAS) de Alemania y otro con el Centre of Excellence for Plant-Environment Interaction (CEPEI) con la Chinese Academy os Sciences. Dentro de estos dos marcos se establecen proyectos conjuntos, con intercambio de personal entre las instituciones y dando lugar a una colaboración científica fructífera.
Manuel, tú eres investigador científico experto en Genómica de Plantas. De todos los proyectos que realizáis, ¿cuáles creéis que pueden tener impacto positivo en la sostenibilidad de la agricultura? ¿en qué consisten?
En el CBGP estamos enfocados en desarrollar innovaciones y tecnologías que nos permitan afrontar los diversos retos que encuentra el sector agroalimentario actualmente, y está claro que uno de esos retos es la sostenibilidad. El incremento de la productividad agrícola alcanzado durante el siglo pasado se ha debido, entre otros factores, al uso de fertilizantes, lo que a su vez ha provocado que la producción agrícola sea menos sostenible. El uso de estos productos sintéticos está afectando de forma progresiva a los suelos y también al agua circulante e incluso a los acuíferos. Además, tiene también un impacto en las zonas naturales circundantes a explotaciones agrícolas. Por otro lado, la producción industrial de estos fertilizantes supone una parte sustancial del consumo de energía en actividades agrícolas, con la consiguiente emisión de CO2.
Con el fin de abordar este problema, en el CBGP estamos desarrollando un proyecto que permita a variedades de cereales captar el nitrógeno directamente de la atmosfera, eliminando la necesidad de suministrarlo a las plantas en forma de fertilizantes nitrogenados sintéticos. La estrategia se basa en transferir a las plantas el complejo proteico que lleva a cabo la fijación del nitrógeno en bacterias fijadoras que viven a menudo en simbiosis con leguminosas, pero no con otras especies vegetales como los cereales. Además de disminuir el uso de fertilizantes, esta tecnología facilitaría mejoras productivas en países en vías de desarrollo que no tienen acceso a los fertilizantes comerciales. Este ambicioso proyecto se está desarrollando en el laboratorio liderado por el Dr. Luis Rubio (https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=174) y está financiado por la Fundación Bill & Melinda Gates.
Con un objetivo similar, estamos también desarrollando productos agrobiológicos, como biofertilizantes, que contribuyan a disminuir nuestra dependencia de fertilizantes químicos. Por ejemplo, en el CBGP hemos identificado microorganismos que viven asociados a la rizosfera de las plantas y que mejoran su capacidad para captar nutrientes como fósforo o nitrógeno, que son esenciales para la productividad de los cultivos, o que incluso aumentan la resistencia de las plantas al déficit hídrico –otro aspecto fundamental en la sostenibilidad de los sistemas agrícolas, el uso del agua. Cabe destacar que este proyecto se está llevando a cabo en el marco de una colaboración con la empresa Tradecorp con la que el CBGP ha constituido una Unidad de Investigación Conjunta para abordar estos y otros objetivos (JRU CBGP-Tradecorp; https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/tecnologia#)
¿Cómo contribuyen vuestras investigaciones al abastecimiento general y a la salud de la población en general? ¿Qué beneficios podría tener para la sociedad?
Los proyectos de investigación que se desarrollan en el CBGP tienen potencial para contribuir en múltiples aspectos a la seguridad y calidad alimentaria. Por ejemplo, en nuestro centro analizamos los mecanismos que controlan el desarrollo y crecimiento de las plantas. El rendimiento de los cultivos depende de que las flores o las raíces de los cultivos crezcan y se desarrollen de forma adecuada y en la estación del año apropiada, ya que eso permite una producción óptima de frutos y semillas que suponen un porcentaje muy importante de todos los alimentos que consumimos diariamente. Asimismo, estudiamos las bases moleculares de los procesos que permiten a las plantas adaptarse a condiciones ambientales adversas tales como sequía, calor, etc. que provocan pérdidas devastadoras en la agricultura. Obtener cultivos más resilientes a estos ambientes desfavorables es importante para mantener el rendimiento de cultivos, particularmente en el escenario actual de cambio climático y calentamiento global. Asimismo, varios grupos del centro están trabajando en incrementar la resistencia de los cultivos a infecciones y plagas que provocan pérdidas masivas en diversas especies agrícolas. Este tipo de innovaciones contribuirán a garantizar la seguridad alimentaria y permitirán un uso más sostenible de los sistemas agrícolas, con menor uso de productos fitosanitarios que pueden tener un impacto negativo sobre ecosistemas naturales e incluso sobre la salud del consumidor (https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/#).
Isabel y Manuel ¿Por qué crees que es importante para la UPM y sus alumnos y toda la organización esta actividad que realizáis?
Isabel: El CBGP (UPM-INIA/CSIC) también tiene un papel relevante en su vertiente educativa, siendo un centro de referencia para la formación de jóvenes científicos y estudiantes de Master y Grado en las áreas de Biotecnología Vegetal y Genómica. Los investigadores del CBGP pertenecientes a la UPM participan en esta docencia y ello les permite trasladar sus conocimientos y experiencia en una investigación puntera a nivel internacional. Cabe subrayar que la nota de corte para entrar en el Grado de Biotecnología de la ESTSIAAB, sigue siendo de las más altas dentro de la UPM y de los Grados de Biotecnología a nivel nacional. Es muy importante destacar la formación de personal investigador en los grupos de investigación de las dos instituciones, con más de 100 tesis doctorales defendidas durante los últimos 10 años. Es una de las actividades de la que nos sentimos más orgullosos, dada la relevancia que esta actividad tiene para el avance y el desarrollo científico-tecnológico del país.
Manuel: La implicación del centro en la docencia y la formación de jóvenes investigadores facilita que los alumnos que visitan el CBGP se pongan en contacto con la frontera del conocimiento y con tecnologías de última generación, lo que les prepara para el mundo laboral que se van a encontrar a la finalización de sus estudios tanto si deciden desarrollar una carrera profesional en el ámbito académico como en el sector productivo.
¿Creéis que es interesante también vuestra investigación para las Instituciones y las Empresas? ¿Porqué?
Sin lugar a duda, la actividad generada en el Centro es de gran valor para la sociedad y para las empresas del sector agro. El CBGP destaca por su intensa actividad de transferencia tecnológica al sector de la bioeconomía, la creación de empresas de base tecnológica (spin-offs), y el desarrollo de productos comerciales. El Campus de Excelencia de Montegancedo-UPM es un entorno ideal para estimular la innovación, el emprendimiento, la transferencia del conocimiento y la puesta en el mercado de nuevas tecnologías.
Manuel, cuéntanos ¿En qué consiste vuestro trabajo? ¿Cómo es vuestro día a día?
Nuestro trabajo representa un ciclo constante de observación y reflexión. Mediante el uso de la tecnología avanzada que empleamos realizamos experimentos que nos permiten obtener datos relevantes y novedosos sobre problemas biológicos complejos. En el CBGP nos centramos en problemas tienen que ver con cómo funcionan las plantas y microorganismos que de forma natural se asocian con ellas, y como las plantas responden a estímulos procedentes del medioambiente. A continuación, extraemos y analizamos la información de los resultados que obtenemos con estos experimentos para establecer hipótesis que expliquen la base molecular de los procesos que estudiamos y continuar profundizando en el conocimiento de los mecanismos biológicos que analizamos. Esto lleva a un círculo constante de experimentación y reflexión conjunta en los grupos de investigación que conduce a generar nuevo conocimiento e ideas de como transferir este conocimiento al sector agroalimentario. En este ciclo hay que combinar en el día a día el esfuerzo intelectual con la resolución de retos técnicos.
¿Qué es lo que lo hace especial y apasionante, qué os “engancha”?
En mi opinión lo que hace de la ciencia un trabajo apasionante es que nos enfrentamos cada día a problemas que no han sido resueltos antes. Nos planteamos preguntas que nadie ha contestado previamente y que nos permiten comprender mejor la naturaleza. Te permite satisfacer la curiosidad de entender el porqué de las cosas en los seres vivos, en nuestro caso en las plantas. La ciencia te ofrece la posibilidad de aprender continuamente y de afrontar retos nuevos cada día. ¡No existe el aburrimiento en ciencia!
¿Qué le dirías a una alumna o alumno que quisiera seguir vuestros pasos?
Pues sin duda que no se lo piense dos veces y que venga a conocernos, en particular si le interesa la investigación en biotecnología de plantas. En el CBGP podrá encontrar una gran variedad de aproximaciones para comprender distintos aspectos de la biología vegetal. La investigación en el CBGP le dará multitud de oportunidades de formarse en ciencia y de desarrollar toda su curiosidad, creatividad y su capacidad de innovación. Podrá contribuir al avance de un conocimiento que acabará mejorando la vida de las personas haciendo ciencia de excelencia y empleando tecnologías de vanguardia.
Isabel y Manuel ¿Cuáles son los temas más relevantes en los que estáis enfocados de cara al futuro?
Isabel: Estamos en un profundo proceso de cambio en las relaciones entre las instituciones que forman parte del CBGP. En su fundación estaban implicados la UPM y el INIA, después de la integración del INIA en el CSIC se está llevando a cabo la renovación del Convenio entre la UPM-CSIC. La resolución de este Convenio, en la que ya trabajan las dos instituciones, va a trascender en el buen funcionamiento del CBGP. Todos estos cambios conllevan una adaptación de la gestión del CBGP, que nos está requiriendo mucho esfuerzo tanto a la dirección del CBGP como a los investigadores INIA/CSIC.
El CBGP ha crecido mucho desde su inicio y en este momento tenemos que adaptar y ampliar el personal de administración y servicios, tanto de la UPM como del INIA/CSIC, a nuestro tamaño actual. Es fundamental que todos los investigadores tengan el reconocimiento de su labor y el soporte necesario por parte de sus instituciones.
Manuel: Claramente, el objetivo principal de la comunidad científica del CBGP en el futuro es continuar haciendo ciencia de excelencia que facilite el abordaje de los retos a los que se enfrenta el sector agroalimentario. A corto plazo esto pasa por conseguir nuevamente, y por tercera vez, la acreditación de excelencia del Programa Severo Ochoa, algo en lo que estamos ya trabajando intensamente. Esto nos facilitará la ampliación de colaboraciones internacionales ya existentes y el establecimiento de otras nuevas que permitan alcanzar los objetivos científicos del centro, la atracción de talento investigador y el desarrollo de nuevas infraestructuras científicas en el CBGP. Asimismo, en los próximos años se consolidarán las nuevas áreas científicas de reciente creación en el CBGP y que tienen que ver con biología sintética (https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/informacion-cientifica/synbios) y biología computacional y de sistemas (https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/informacion-cientifica/csbgp). Estas áreas han dotado al centro de una nueva dimensión y han supuesto un impulso de calidad a la investigación que se realiza en el centro al facilitar el acceso a nuevas herramientas de análisis.
Se está hablando mucho de la aplicación de la síntesis biológica y de la aplicación de la IA a la generación de proteínas. ¿Cómo creéis vosotros que contribuirán estos dos campos a la agricultura y alimentación sostenible?
Las disciplinas de Biología Sintética e Inteligencia Artificial han experimentado un gran crecimiento recientemente y han despertado el interés en multitud de áreas de investigación debido a sus posibles aplicaciones en diversos campos, incluida la agricultura donde sin duda tendrá también un impacto en el futuro. Diversos aspectos de la producción agrícola sostenible y de la seguridad y la calidad alimentaria se apoyarán sin duda en estas disciplinas. Por ejemplo, se podrán diseñar nuevas rutas metabólicas que mejoren la fijación de carbono en las plantas, constituir nuevas comunidades de microorganismos que contribuyan a mejorar la absorción de nutrientes o de agua y reducir así el impacto sobre el medioambiente, aumentar el valor nutricional de cultivos, desarrollo de biosensores que permitan a las plantas cultivadas responder de manera óptima a estímulos medioambientales que a menudo representan un reto para la producción, etc. El CBGP se encuentra bien situado para el uso de estas nuevas herramientas ya que las áreas de Biología Sintética y Bioingeniería (https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/informacion-cientifica/synbios) y de Biología Computacional y de Sistemas (https://www.cbgp.upm.es/index.php/es/informacion-cientifica/csbgp) de reciente creación en el centro han atraído investigadores de referencia en estos campos de investigación que contribuirán a ofrecer soluciones para afrontar los principales desafíos de la agricultura presente y futura.
¿Si pudierais pedir tres deseos para vuestro centro, cuáles serían?
Es un deseo común a todos los científicos que los programas de financiación se incrementen en dotación y que las convocatorias de proyectos se mantengan de forma estable y predecible en el tiempo. En el caso particular del CBGP, nuestro deseo es mantener en el futuro la acreditación como Centro de Excelencia Severo Ochoa ya que la obtención de este sello de calidad ha supuesto un impulso muy significativo para el CBGP.
Desde este punto de vista es también muy importante para el CBGP que se renueve lo antes posible el acuerdo entre las dos instituciones que constituyen el CBGP, la UPM y el CSIC, algo en lo que nos consta que ya están trabajando ambos organismos. Por tanto, estamos muy interesados, y es otro de nuestros deseos actualmente, que se renueve el Convenio UPM-CSIC lo que reforzará las relaciones entre ambas instituciones y permitirá al CBGP mantener la posición de liderazgo internacional que ha alcanzado en los últimos años.
Es también un deseo del CBGP que la dotación de personal de administración y servicios del centro se pueda adaptar al crecimiento que ha experimentado el CBGP en sus áreas científicas desde su creación. Este soporte administrativo contribuirá a optimizar el funcionamiento del centro en la gestión de las ayudas económicas que el CBGP consigue atraer de forma constante y que son fundamentales para alcanzar los objetivos científicos que se plantea el centro en su Plan Estratégico para los próximos años.
Isabel y Manuel, muchas gracias por la entrevista y mucha suerte en vuestros proyectos.
Entrevistados: Isabel Allona, Directora del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CGGP) de la UPM e INIA(CSIC) y a Manuel Piñeiro, Investigador Científico y Subdirector de Programas Científicos.
Entrevistadora: Pilar Villegas Muñoz, Coordinadora de Sostenibilidad de la UPM.
Para más información: dirección.cbgp@upm.es
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