Generación de líneas avanzadas de arroz (Oryza sativa L.) mediante mutagénesis para mejorar la eficiencia de uso del suelo y la productividad del cultivo

El arroz es uno de los cultivos de mayor relevancia en la región centroamericana y es clave en la seguridad alimentaria. En Costa Rica, esta actividad agrícola genera más de 15 000 empleos y representa una fuente de ingresos relevante para productores de zonas rurales. Sin embargo, los altos costos asociados al uso de fertilizantes nitrogenados y su baja eficiencia en campo representan una limitante significativa para la rentabilidad y sostenibilidad del sector. Se estima que el arroz requiere aproximadamente 150 kg/ha de fertilizante nitrogenado por ciclo, lo que equivale a ₡350 000 por hectárea. Esta dependencia ha generado una fuerte vulnerabilidad económica y ambiental, dada la pérdida de hasta el 50 % del nitrógeno aplicado por volatilización, lixiviación y desnitrificación. El presente proyecto propone desarrollar líneas mutantes de arroz con tolerancia a baja disponibilidad de nitrógeno mediante mutagénesis radioinducida, una técnica biotecnológica que incrementa la variabilidad genética y permite obtener materiales con características agronómicas mejoradas en menor tiempo que el fitomejoramiento convencional. La investigación será ejecutada en el Centro de Investigación en Biotecnología y el Laboratorio de Irradiación Gamma, instalaciones que cuentan con infraestructura y personal especializado únicos en el país. El objetivo principal es incrementar la variabilidad genética en arroz y seleccionar genotipos con mayor eficiencia en el uso del nitrógeno, reduciendo así la dependencia de fertilizantes sintéticos y los costos asociados. Para ello, se establecerá material vegetal en condiciones in vitro y se determinará la concentración de afectación media de nitrógeno en el medio de cultivo. Posteriormente, se inducirán mutaciones mediante exposición a radiación gamma y se realizarán ciclos de selección in vitro bajo condiciones de baja disponibilidad de nitrógeno. Las líneas tolerantes se evaluarán por indicadores de crecimiento y sobrevivencia, y las líneas promisorias serán aclimatadas y transferidas a sistemas hidropónicos para su validación. El proyecto se desarrolla en estrecha colaboración con el sector agrícola, atendiendo la necesidad identificada de contar con variedades de arroz adaptadas a menor aplicación de fertilizantes para lograr los rendimientos esperados. Se espera que los materiales resultantes mantengan el comportamiento agronómico del cultivar comercial elegido, pero con una mayor eficiencia en el uso del nitrógeno, lo cual podría traducirse en una reducción significativa en el uso de fertilizantes y en una mejora en la rentabilidad productiva. Los resultados de este trabajo fortalecerán los programas de fitomejoramiento, promoviendo la generación local de materiales adaptados a las condiciones agroecológicas de la región. Adicionalmente, esta iniciativa se alinea con la meta 2.4 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible y su indicador 2.4.1, que promueven sistemas agrícolas sostenibles, productivos y resilientes. Este proyecto resulta innovador al integrar el uso de radiación gamma con el cultivo in vitro como herramientas complementarias para la mejora genética, lo que permitirá acelerar la obtención de líneas mutantes estables. Se espera disponer de al menos diez líneas mutantes de arroz tolerantes a bajas concentraciones de nitrógeno, con potencial para ser incorporada en programas de mejoramiento. Esta investigación representa un avance significativo hacia una agricultura más sostenible, eficiente y tecnológicamente moderna, con impacto directo en la productividad y seguridad alimentaria, lo cual constituye un verdadero avance en el estado del arte del mejoramiento de plantas en Costa Rica y Panamá.

Desarrollar mutantes de arroz mediante irradiación gamma adaptados a condiciones edáficas limitantes para favorecer la conservación y manejo sostenible del suelo.

Biotecnología Vegetal del CIB