La IA está investigando cómo toleran las plantas la sequía y el calor

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La IA está investigando cómo toleran las plantas la sequía y el calor

La inteligencia artificial está guiando el cultivo de plantas y ayudando a acelerar el desarrollo de cultivos que los científicos esperan que puedan hacer frente mejor a la sequía y el calor devastadores.

Por qué importa: Las sequías en China, Europa, África Oriental y América del Norte están dañando los cultivos y contribuyendo a la inseguridad alimentaria y las crisis de hambre en todo el mundo.

  • Partes del cinturón de maíz estadounidense están experimentando sequías extremas o excepcionales. En Nebraska, el 35% de la cosecha de maíz se considera en malas o muy malas condiciones.
  • Algunos de estos períodos secos prolongados son provocados por el cambio climático causado por el hombre, otros se ven agravados por él, pero, en conjunto, son una ventana hacia el futuro más seco y cálido previsto en algunas regiones.
  • Esos cambios en el clima y la creciente inseguridad alimentaria mundial están presionando a los criadores para que desarrollen plantas más resistentes más rápido.

Qué esta pasando: Algunas empresas han utilizado algoritmos de aprendizaje automático y otras herramientas de inteligencia artificial durante aproximadamente una década, pero cada vez están más disponibles para los criadores.

  • Los fitomejoradores los utilizan para analizar datos que reflejan lo que se sabe sobre la biología de las plantas, por ejemplo, qué tan alto o rápido crece una planta y si puede soportar condiciones cálidas o secas en una región.
  • Esos datos pueden ayudar a la IA a predecir la combinación de genes, y los genes que los regulan, que pueden mejorar la tolerancia de una planta sin reducir el rendimiento.
  • En lugar de cruzar plantas durante generaciones para encontrar las más adecuadas, los criadores pueden usar la IA para predecir más rápidamente qué genética producirá los rasgos deseados.

Hay algunas compensaciones, sin embargo, entre la cantidad de agua que usa una planta y la cantidad de grano, maíz u otro producto que puede producir una planta, y el debate sobre hasta dónde pueden llegar los criadores con ambos.

  • La IA puede “ayudar a los criadores a atravesar este complejo laberinto”, dice Charlie Messina, profesor de mejoramiento predictivo en la Universidad de Florida.

Detalles: En un estudio reciente, Messina y sus colegas evaluaron cómo los híbridos de maíz tolerante a la sequía mejorados con la ayuda de IA crecían en diferentes condiciones de agua.

  • En contraste con investigaciones anteriores, informan que los híbridos criados para una mejor tolerancia a la sequía tuvieron mejores rendimientos. (El híbrido está disponible comercialmente a través de Corteva, y los científicos de la empresa participaron en el estudio. Messina trabajó anteriormente para la empresa).
  • Los científicos también encontraron que las plantas híbridas tenían una diferencia menor en sus rendimientos en condiciones normales y secas, lo que significa que produjeron una cantidad de maíz más confiable en una variedad de condiciones. Uno de los desafíos que presenta el cambio climático son los extremos hidrológicos, lo que aumenta tanto las sequías como las lluvias intensas.

Gol, gol, gol… Un estudio publicado a principios de este año encontró que las ganancias en los rendimientos de maíz se debieron en gran parte al clima y al manejo mejorado del suelo y los cultivos, no a la genética de las plantas.

  • “Este es un debate importante porque puede influir en las inversiones, públicas y privadas, en tecnologías para hacer frente a la sequía y el cambio climático”, dice Messina.
  • “Si no averiguamos la causa del problema, como sociedad podemos estar invirtiendo en las soluciones equivocadas”, dice.

Las patatas son otro alimento básico. en todo el mundo, y las plantas son muy sensibles al calor.

  • AlphaFold, un sistema de aprendizaje profundo desarrollado por DeepMind que puede predecir la estructura de las proteínas, se utilizó junto con otras herramientas para estudiar los genes y las proteínas involucradas en la respuesta de las papas a temperaturas elevadas. (Los fundadores de AlphaFold ganaron hoy el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida).

El panorama: La genética es solo un factor en el rendimiento y la resiliencia de un cultivo.

  • También está el entorno de un campo y cómo se manejan su suelo y agua y cómo se adaptan potencialmente a una planta de cultivo.
  • Los agricultores están bajo sus propias presiones para producir una cierta cantidad de un cultivo, y pueden verse presionados por los recursos.

Messina dice su gol es integrar información sobre la genética de una planta, el ambiente de un campo y el manejo de un cultivo.

  • En última instancia, quiere “pasar de pensar en la tolerancia a la sequía en un cultivo a pensar en los cultivos como sistemas para combatir el cambio climático y mejorar la nutrición y la seguridad alimentaria”.

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