A partir de agosto de 2026, casi la mitad de las tierras continentales de EE. UU. experimentan condiciones de sequía (D1-D4). El Acuífero Ogallala, el principal recurso de agua subterránea en las grandes llanuras, se está agotando rápidamente. Las tendencias a largo plazo señalan que las sequías empeorarán a medida que el clima se caliente, se seque y se vuelva más errático.
El agua no es la única preocupación para los agricultores estadounidenses. El fertilizante nitrogenado, un costo energético, ambiental y económico importante de la producción de cultivos, sigue siendo históricamente caro.
Estos no son solo problemas domésticos. La sequía, el calor y los costos de fertilizantes están aumentando las limitaciones a la producción global de cultivos, especialmente en los países en desarrollo, muchos de los cuales dependen de fertilizantes importados, tienen suelos difíciles y cuentan con numerosos pequeños agricultores que no pueden permitirse insumos intensivos. Hoy, el 28% de la población mundial —aproximadamente 2.3 mil millones de personas— experimenta inseguridad alimentaria moderada o severa, mientras se estima que 673 millones de personas enfrentan hambre crónica.
Necesitamos nuevos cultivos y sistemas de cultivo que sean más resilientes, más productivos y menos dependientes de insumos escasos.
Una solución está literalmente bajo nuestros pies — raíces y la rizosfera — la zona viva donde se encuentran las raíces, el suelo, los microbios, el agua y los nutrientes.
Las raíces son responsables de capturar agua y nutrientes del suelo. Las variedades de cultivos con raíces mejores producen más ante la sequía o la deficiencia de nutrientes. El desafío ha sido que las raíces son muy difíciles de estudiar. Son mucho más complejas, diversas y dinámicas que las hojas, y crecen en un suelo que también es complejo, diverso y dinámico, además de ser opaco. Como resultado, han recibido mucha menos atención que las partes aéreas de los cultivos, y los mejoradores de cultivares las han evitado en gran medida.
Eso ha cambiado recientemente.
Investigaciones recientes en Penn State han revelado múltiples rasgos radiculares bajo control genético que mejoran la capacidad de las raíces para explorar el suelo, penetrar en capas duras, adaptarse a la sequía y capturar nutrientes escasos. Los beneficios de estos rasgos pueden ser sustanciales, con ejemplos de rendimientos que se duplican bajo sequía o estrés por nutrientes.
Varios de estos rasgos mejoran la profundidad de las raíces, lo cual es importante porque raíces más profundas capturan agua y nitrógeno a medida que se desplazan por el suelo y, como beneficio adicional, eliminan el carbono excedente de la atmósfera, donde contribuye al calentamiento atmosférico, depositándolo en lo profundo del suelo, donde mejora la fertilidad del suelo. De hecho, una de las vías más prometedoras para reducir el dióxido de carbono atmosférico es aumentar la profundidad de las raíces de los cultivos. Los cultivos con raíces más profundas producen más ante sequía, necesitan menos fertilizante de N, reducen los impactos ambientales de la irrigación y fertilización intensivas, mejoran la fertilidad del suelo y reducen el dióxido de carbono atmosférico que impulsa el cambio climático.
La efectividad de criar cultivos con mejores raíces ya está establecida. Un programa de Penn State crió nuevos cultivares de frijol común, un cultivo crítico para la seguridad alimentaria en África y América Latina, con una arquitectura radicular mejorada, lo que llevó a rendimientos que se duplicaron en suelos secos e infértiles.
Los avances recientes han mejorado de forma notable nuestra capacidad para medir y comprender las raíces en el campo. Estos incluyen métodos para excavar y analizar rápidamente las coronas radiculares, la anatomía de las raíces y estimar la profundidad radicular en el campo. La complejidad del microbioma de las raíces y de la rizosfera se está revelando mediante métodos moleculares modernos. Se están desarrollando modelos de simulación mecanísticos cada vez más potentes, que nos permiten predecir qué rasgos radiculares beneficiarán a los cultivos en muchos suelos, climas y regímenes de manejo.
Para aprovechar estas nuevas herramientas y desarrollar las nuevas variedades de cultivos urgentemente necesarias en la agricultura global, necesitamos una nueva generación de científicos capaces de investigación innovadora y transdisciplinaria, centrada en el impacto. Necesitamos nueva ciencia y nuevas formas de hacer ciencia. Y necesitamos apoyo legislativo para ayudar a financiar esta investigación. En Penn State, el Centro de Biología de Raíz y Rizosfera está liderando un giro en la forma en que pensamos la productividad de los cultivos. Los próximos avances agrícolas no deberían juzgarse únicamente por lo que ocurre por encima del suelo en la cosecha. Deben evaluarse por si ayudamos a los agricultores a construir cultivos y sistemas que capturen el agua con más eficacia, utilicen los nutrientes de forma más inteligente, cooperen de manera más fiable con microbios beneficiosos y dejen suelos más sanos para la próxima generación.
Esto no será fácil, pero esto es exactamente lo que las universidades Land‑Grant como Penn State estaban diseñadas para hacer. También representa una oportunidad increíble para científicos comprometidos a resolver problemas biológicos fundamentales que son críticamente importantes para nuestra especie. Si la humanidad quiere alimentar un mundo más caliente y seco, la próxima revolución agrícola debe empezar bajo nuestros pies — y las universidades de tierras concedidas (land‑grant) como Penn State tienen tanto la capacidad como la responsabilidad de liderarla.
Troy Ott, Ph.D., es el decano de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State y director de la Pennsylvania Agricultural Experiment Station.
Jonathan Lynch, Ph.D., es un profesor distinguido de la universidad en Penn State.
