La alfalfa (Medicago sativa) es uno de los forrajes más valiosos a nivel mundial, apreciado por su alta calidad proteica y su capacidad para mejorar la estructura del suelo mediante la fijación biológica de nitrógeno.
En Marruecos, este cultivo ocupa más de 450,000 hectáreas y es un pilar fundamental para los sistemas agrícolas, especialmente en las regiones de oasis, donde sostiene tanto la alimentación animal como la fertilidad de la tierra. A pesar de su importancia estratégica, el pleno potencial de la alfalfa se ve severamente limitado por las duras condiciones climáticas del país.
El problema central que enfrenta el cultivo es un déficit hídrico crónico. En gran parte de las zonas de cultivo, la precipitación anual es inferior a 300 mm, mientras que la evapotranspiración puede alcanzar hasta 2,000 mm. Este desequilibrio, exacerbado por los efectos del cambio climático, no solo restringe el crecimiento de las plantas, sino que también degrada las comunidades microbianas del suelo, disminuyendo drásticamente las poblaciones de rizobios responsables de la fijación de nitrógeno.
Como consecuencia, muchos agricultores se ven forzados a depender de fertilizantes químicos costosos para mantener la productividad, una solución insostenible a largo plazo.
Para abordar esta problemática, la investigación del Profesor Mohammed Mouradi se propuso identificar combinaciones simbióticas eficientes entre la alfalfa y los rizobios que pudieran mantener un alto rendimiento bajo condiciones de sequía. La misma fue presentada en el marco del Congreso Mundial de Alfalfa que se desarrolló en la ciudad francesa de Reims en el mes de noviembre.
Específicamente, los objetivos del estudio fueron:
• Evaluar la tolerancia al estrés hídrico en diversas poblaciones marroquíes de alfalfa.
• Aislar y caracterizar cepas de rizobios nativas que demuestren una alta tolerancia al estrés osmótico.
• Estudiar el potencial del acondicionamiento osmótico de semillas (seed priming) como técnica para mejorar la germinación, el crecimiento y la eficiencia simbiótica.
• Evaluar el rendimiento final de los genotipos de alfalfa más prometedores en condiciones reales de campo bajo riego deficitario.
Para alcanzar estos objetivos, la investigación se estructuró en cuatro fases experimentales secuenciales, diseñadas para validar las hipótesis desde el laboratorio hasta la parcela agrícola, comenzando con un análisis de la germinación.
Efecto del acondicionamiento osmótico (Osmopriming) en la germinación y el desarrollo temprano
La fase de germinación es un punto crítico que define el éxito o el fracaso de un cultivo, especialmente en entornos áridos donde las plántulas deben establecerse rápidamente bajo condiciones adversas. El acondicionamiento osmótico de las semillas, o osmopriming, se presenta como una estrategia biotecnológica de bajo costo para mejorar la resiliencia en esta etapa vulnerable, preparando a las semillas para germinar de manera más rápida y uniforme bajo estrés hídrico.
En esta fase experimental se evaluaron cinco genotipos de alfalfa: un grupo de poblaciones nativas de los oasis del este de Marruecos (incluyendo ‘Adistata’ y ‘Ree’), otro de las montañas del Atlas y la variedad comercial americana ‘Moapa’. Las semillas fueron sometidas a un tratamiento de osmopriming con polietilenglicol (PEG) a una concentración de -0.6 megapascales y posteriormente se probaron bajo un régimen hídrico óptimo y otro con déficit simulado.
Los resultados clave del experimento demostraron tanto los desafíos del estrés hídrico como la eficacia de la intervención:
• Reducción general de la germinación: El estrés hídrico redujo significativamente el porcentaje de germinación en todos los genotipos estudiados, aunque se observó una considerable variación en la respuesta entre ellos.
• Efectividad del priming: El acondicionamiento osmótico confirió una mejora estadísticamente significativa en la tasa de germinación bajo estrés. En las poblaciones de oasis, esta aumentó del 26% (sin priming) al 43% (con priming). En contraste, la variedad americana ‘Moapa’ pasó del 20% al 50%, demostrando la efectividad de la técnica pero también subrayando la resiliencia base de los ecotipos locales.
• Respuesta fisiológica: Las poblaciones ‘Adistata’ y ‘Ree’ mostraron los indicadores más robustos de tolerancia. Registraron los valores más bajos de contenido de malondialdehído (MDA), lo que refleja una alta estabilidad de las membranas celulares, y las actividades más altas de la enzima peroxidasa, un componente clave en los mecanismos de defensa contra el estrés oxidativo.
Esta sección concluye que el acondicionamiento osmótico no es meramente un paliativo, sino una herramienta estratégica que modula la fisiología de la plántula para conferir una ventaja competitiva decisiva durante la fase más vulnerable de su ciclo vital en condiciones de aridez. Para una solución integral, el siguiente paso fue caracterizar el componente microbiano.
Aislamiento y caracterización de cepas de rizobios osmotolerantes
La simbiosis entre la alfalfa y las bacterias del género Rhizobium es fundamental para su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico, un proceso que enriquece el suelo y reduce la necesidad de fertilizantes sintéticos.
Por ello, el aislamiento de cepas nativas de rizobios, adaptadas a las condiciones de aridez locales, constituye una piedra angular para desarrollar una solución agrícola verdaderamente sostenible y resiliente.
El proceso experimental consistió en la recolección de muestras de suelo de diversas regiones de Marruecos para capturar una amplia diversidad de aislados. Utilizando el método de Vincent, se aislaron las cepas de rizobios, que posteriormente fueron sometidas a una serie de pruebas rigurosas para evaluar su tolerancia a estrés osmótico y salinidad, así como su capacidad para solubilizar fosfato, un nutriente esencial.
El resultado más significativo de esta caracterización fue que un 78% de los aislados demostraron la capacidad de solubilizar fosfato de potasio. Se observó una correlación geográfica notable: las cepas aisladas de la región marroquí conocida por sus extensas minas de fosfato exhibieron los niveles más altos de liberación de fósforo soluble, sugiriendo una coevolución adaptativa de estos microorganismos a su entorno geoquímico.
Habiendo aislado élites tanto a nivel vegetal como microbiano, la validación de su sinergia se convierte en el eje central de la investigación, pues el rendimiento final depende no de las partes, sino de la eficiencia de su interacción simbiótica.
Evaluación en invernadero de la combinación simbiótica bajo estrés hídrico
El propósito de esta fase fue integrar los hallazgos anteriores, combinando los genotipos de alfalfa más tolerantes con las cepas de rizobios más eficientes para identificar la «combinación simbiótica» con mayor resiliencia al estrés hídrico. Adicionalmente, se evaluó si el osmopriming podía potenciar aún más el rendimiento de estas combinaciones.
El diseño experimental incluyó cuatro genotipos de alfalfa y dos de las cepas de rizobios seleccionadas. Las plantas inoculadas fueron sometidas a dos condiciones hídricas: un régimen de estrés severo (40% de la capacidad de campo) y un régimen de control (80% de la capacidad de campo).
El análisis de los resultados reveló interacciones muy significativas. La combinación del genotipo Adistata con la cepa FC9 se clasificó como la más tolerante. El efecto del osmopriming fue notable, mejorando el rendimiento de todas las combinaciones, como se resume en la siguiente tabla:
| Combinación Simbiótica | Reducción de Biomasa Total (sin priming) | Reducción de Biomasa Total (con priming) |
| Adistata + Cepa FC9 (Tolerante) | 15% | 8.5% |
| Combinación sensible (con Cepa IF10) | 76% | Reducción de biomasa atenuada significativamente, alcanzando un nivel de resiliencia similar al de la combinación tolerante sin priming. |
Este rendimiento superior se explica por una mayor eficiencia del fotosistema II y una mejor fijación de nitrógeno en las plantas cuyas semillas fueron tratadas con acondicionamiento osmótico. El efecto fue particularmente pronunciado en la población Adistata, que demostró una capacidad excepcional para capitalizar los beneficios tanto de la inoculación como del priming.
Los prometedores resultados del invernadero requerían una validación final en condiciones de campo para confirmar su aplicabilidad en la agricultura real.
Rendimiento en campo bajo riego deficitario
Las pruebas de campo representan la validación definitiva de cualquier estrategia agrícola, pues demuestran su viabilidad y eficacia en un entorno real. Esta fase final fue diseñada para evaluar el rendimiento de los genotipos marroquíes seleccionados bajo condiciones de riego deficitario.
El experimento se llevó a cabo en la estación experimental en Sada Makes, utilizando un diseño de bloques completos con una densidad de siembra de 50 plantas por metro cuadrado en un área experimental total de 572 metros cuadrados. Se seleccionaron los genotipos de alfalfa marroquíes más prometedores y se sometieron a tres regímenes de riego, correspondientes al 100%, 75% y 50% de la evapotranspiración del cultivo, simulando condiciones de riego óptimo, estrés moderado y estrés severo.
Los hallazgos clave de las pruebas de campo confirmaron la superioridad de las poblaciones nativas de oasis:
• Genotipos superiores: Las poblaciones de oasis ‘ADIS one’ y ‘TPA 2’ exhibieron la menor reducción porcentual de biomasa bajo estrés hídrico, tanto moderado como severo.
• Eficiencia hídrica: Estas mismas dos poblaciones demostraron la mayor eficiencia en el uso del agua bajo condiciones de estrés, produciendo más biomasa por cada unidad de agua consumida.
• Acumulación de prolina: Como indicador fisiológico de respuesta al estrés, ‘ADIS one’ y ‘TPA 2’ también acumularon los niveles más altos de prolina, un osmoprotector que ayuda a las células a mantener su función bajo déficit hídrico.
Los experimentos de campo validaron de manera concluyente la superioridad de genotipos específicos adaptados a zonas áridas, completando el ciclo de investigación desde el laboratorio hasta la parcela.
La investigación del Profesor Mouradi presenta una validación experimental secuencial y rigurosa, desde la identificación de un problema crítico para la agricultura marroquí hasta la validación en campo de una solución integrada y multifacética. A través de cuatro fases, el estudio demuestra cómo la combinación de genética vegetal, microbiología del suelo y biotecnología de semillas puede generar sistemas de cultivo resilientes.
Los hallazgos integrados más importantes de este trabajo se pueden sintetizar en los siguientes puntos:
1. Variabilidad genética validada: Existe una variación genética significativa en la tolerancia a la sequía dentro del germoplasma de alfalfa de Marruecos. Las poblaciones nativas de oasis (‘Adistata’, ‘ADIS one’, ‘TPA 2’) demostraron ser un reservorio de resiliencia superior, confirmando su alto rendimiento de manera consistente desde la germinación hasta la producción en campo.
2. Sinergia de estrategias: La combinación de genotipos de élite (Adistata), inoculación con cepas de rizobios nativas eficientes (FC9) y el pretratamiento de semillas con acondicionamiento osmótico crea un potente efecto sinérgico que mejora drásticamente la tolerancia del cultivo a la sequía.
3. Mecanismos fisiológicos subyacentes: El rendimiento superior observado en campo es la expresión de beneficios fisiológicos cuantificables identificados en laboratorio e invernadero.
Esta combinación integrada optimiza la integridad del fotosistema, potencia la fijación de nitrógeno y mejora la absorción de nutrientes, lo que confiere resiliencia sin depender de fertilizantes químicos.
Queda en claro que el estudio demuestra que el acondicionamiento osmótico y la bioinoculación con rizobios nativos son herramientas prometedoras, eficaces y ecológicas para fortalecer la sostenibilidad del cultivo de alfalfa en tierras áridas.
Estas estrategias contribuyen directamente a restaurar la productividad agrícola dentro de los límites ecológicos del ecosistema, ofreciendo un camino viable para la adaptación de la agricultura a los desafíos del cambio climático.
