Thlaspi arvense

Thlaspi arvense, conocida con el nombre común de berro de campo, es una planta con flores de la familia de las coles, Brassicaceae. Es originaria de Eurasia y es una maleza común en gran parte de América del Norte y su lugar de origen.

Thlaspi arvense es una planta anual fétida y sin pelos, que crece hasta 60 cm (24 in) de altura, con ramas erectas. Las hojas del tallo tienen forma de flecha, son estrechas y dentadas. Florece entre mayo y julio, con racimos o espigas de pequeñas flores blancas que tienen 4 sépalos y 4 pétalos más largos. Más tarde tiene vainas redondas, planas y aladas con una muesca apical profunda, que miden 1 cm (0,39 in) de ancho. Contienen pequeñas semillas de color marrón oscuro.

El nombre común de 'pennycress' se deriva de la forma de las semillas, que se parecen a un antiguo penique inglés. Otros nombres comunes en inglés son: stinkweed, bastard cress, fanweed, field pennycress, frenchweed y mithridate mustard. Pennycress es una hierba anual que pasa el invierno y que desprende un olor desagradable cuando se aprietan sus hojas. Crece hasta 40 a 80 cm según las condiciones ambientales. Las flores blancas, lavanda o rosadas con cuatro pétalos desarrollan entre cinco y ocho semillas. El número de cromosomas es 2x. Pennycress tiene vainas planas y circulares con muescas. Sus semillas tienen un alto contenido de aceite y la especie ha ganado interés como posible materia prima para la producción de biocombustibles.

El pennycress se planta y germina en otoño y sobrevive el invierno en forma de una pequeña roseta. El tallo central y los tallos laterales superiores terminan en racimos erectos de pequeñas flores blancas. Las flores se autopolinizan y producen una vaina plana, del tamaño de una moneda de un centavo, con forma de corazón y con hasta 14 semillas. Cada semilla de color marrón oscuro tiene forma ovalada y es un poco más grande que una semilla de camelina (Camelina sativa). El pennycress crece como anual de invierno en gran parte del Medio Oeste de los EE. UU. y en el mundo.

El carrizo silvestre es originario de las regiones templadas de Eurasia, en muchas de las cuales es un arqueofito (una antigua introducción). Se ha naturalizado en América del Norte, por lo que se puede considerar que tiene una distribución circumpolar.

Se encuentra en toda Europa (falta en Islandia, las Islas Feroe y Svalbard, es relativamente más raro en el Ártico y en el Mediterráneo continental, y está ausente en Portugal y las islas mediterráneas). Su área se extiende a través del Gran Cáucaso, las Tierras Altas de Armenia, el noroeste de Irán, Kazajstán, el sur de Siberia y hasta la costa del Pacífico de Khabarovsk y Primorsky Krai, las montañas de Altai, Tian Shan y Pamir, Corea y el archipiélago japonés, todas las provincias de China excepto las más sudorientales, las montañas del norte de Asia meridional (en partes de Nepal a 2000–4600 m, en Jammu y Cachemira y Ladakh en la India, en Chitral, Hazara, el valle de Kurram en Pakistán y tan al sur como el distrito de Rawalpindi) y Etiopía.

También se ha introducido en Australia y América. En las zonas del norte de los Estados Unidos, sus hábitats incluyen tierras de cultivo, campos en barbecho, áreas a lo largo de caminos y vías férreas, huertos, prados con maleza y áreas baldías. Esta planta prefiere áreas perturbadas y su capacidad para invadir hábitats naturales de mayor calidad es baja.

El pennycress crece bien en muchos climas diferentes. Puede producir semillas en el hemisferio norte durante la temporada de invierno. En los EE. UU. y el Mediterráneo se siembra comúnmente en octubre y se puede cosechar en mayo/junio. Para alcanzar su potencial de rendimiento se necesita una precipitación de aproximadamente 300 mm. El pennycress tiene una eficiencia de uso del agua bastante baja: necesita 405 litros de agua para producir 0,45 kg de semillas. La disponibilidad limitada de agua reduce el rendimiento. En general, el pennycress no se adapta bien a entornos áridos sin riego.

El berro de centeno es una maleza de tierras cultivadas y baldías. Un estudio en Alemania indica que un sistema de doble cultivo de berro de centeno y maíz mejora la diversidad de arañas en mayor grado que los sistemas de doble cultivo de mostaza y maíz, barbecho verde y maíz barbecho desnudo. La adición de berro de centeno a una rotación de maíz también aumentó y estabilizó la diversidad de escarabajos de tierra de manera más efectiva que una rotación de mostaza (Sinapis alba) y maíz, una rotación de barbecho verde y maíz o una rotación de barbecho desnudo y maíz. Esto se debió principalmente a la uniformidad de la cobertura vegetal durante toda la temporada de crecimiento. Por lo tanto, la bioenergía del berro de centeno de doble cultivo puede apoyar la diversidad de escarabajos de tierra.

El pennycress puede utilizarse como parte de una estrategia integral de manejo integrado de malezas. El establecimiento en otoño puede proporcionar una cobertura del suelo a principios de la primavera y suprimir las malezas agresivas que germinan en primavera, como el cenizo común (Chenopodium album), la ambrosía gigante (Ambrosia trifida) y el amaranthus tuberculatus. Johnson et al. (2015) especularon que la supresión de malezas puede haber sido causada por compuestos alelopáticos en lugar de la cobertura del suelo cuando se tomaron en cuenta las tasas de siembra de pennycress y los cultivos acompañantes.

Los estudios actuales sugieren una tasa de siembra de 1500 semillas por metro cuadrado para Europa, mientras que para los EE. UU. se recomiendan 672 semillas por metro cuadrado. Esta variabilidad se debe a los diferentes climas. La profundidad de siembra recomendada es de alrededor de 1 cm. Para obtener buenas tasas de germinación, el pennycress necesita alrededor de 25-40 mm de agua y prefiere condiciones frías y húmedas.

Para aumentar los rendimientos, varios estudios evaluaron el efecto de la fertilización en el carrizo. Generalmente, se utilizan cultivos de cobertura como el carrizo para absorber los nutrientes disponibles y evitar que se filtren. La fertilización con nitrato y azufre tuvo efectos positivos en el rendimiento de las semillas del carrizo, pero ningún tratamiento fertilizado mostró rendimientos suficientes.

El berro de sagitaria se puede cosechar con maquinaria común que se utiliza para la producción de cereales, maíz y soja, lo que lo hace favorable para su integración en muchas rotaciones de cultivos. Como el berro de sagitaria se cultiva durante el período invernal, las cosechadoras para la cosecha están disponibles en primavera, ya que la cosecha de todos los demás cultivos se realiza en un momento diferente del año. El rendimiento de las semillas del berro de sagitaria cultivado como cultivo de producción actualmente oscila entre 1000 kg/ha y 1500 kg/ha.

En el Medio Oriente de los Estados Unidos, una rotación de cultivos común es la de soja y maíz. Después de la cosecha, los campos se mantienen en barbecho. El pennycress parece ser especialmente adecuado para la producción de aceite cuando se cultiva antes que la soja. Como cultivo de cobertura que se cultiva durante el período invernal y cuya cosecha se realiza en primavera, puede reducir eficazmente la erosión del suelo, prevenir la lixiviación de nutrientes, mejorar la estructura del suelo y aumentar la biodiversidad. La maquinaria necesaria para el cultivo ya está disponible en la región, ya que es la misma que se utiliza para la producción de maíz y soja. En el Medio Oeste de los Estados Unidos, su uso como cultivo de rotación con soja y maíz mantiene el patógeno Nematodo del quiste de la soja (Heterodera glycines), aunque con menos eficacia que otras legumbres.

Los primeros intentos de cultivar el berro de sagitaria como cultivo oleaginoso se produjeron en 1994. Sin embargo, desde 2002 se lo considera cada vez más como un cultivo oleaginoso potencial en lugar de una “maleza nociva”. El alto contenido de ácido erúcico (>300 g por kg de la materia seca total de su aceite de semilla) hace que el aceite de las variedades locales no sea adecuado para fines alimentarios. Las variedades locales de berro de sagitaria también contienen glucosinolatos, lo que hace que su uso como alimento sea indeseable. Recientemente, el aceite de berro de sagitaria ha atraído un gran interés como materia prima para la producción de combustible para aviones y biodiésel. Los aceites con alto contenido de ácido erúcico son especialmente adecuados para la producción de combustible para aviones. Las características del aceite están muy influenciadas por condiciones ambientales específicas, como las precipitaciones.

Debido al alto contenido de ácido erúcico, las semillas no son aptas para el consumo humano. En cambio, la biomasa puede utilizarse como alimento para el ganado. Su rápido crecimiento en condiciones de frío favorece su utilización como forraje como segunda cosecha. Su baja producción de biomasa hace que no sea aconsejable concentrarse en el cultivo de pennycress para la producción de forraje.

El carrizo silvestre tiene un sabor amargo; por lo general, se lo hierve a fuego lento para eliminarlo. Se utiliza principalmente en ensaladas y, a veces, en untables para sándwiches. Se dice que tiene un sabor característico.

El pennycress se está desarrollando como un cultivo de semillas oleaginosas para la producción de combustibles renovables. La especie se puede plantar en otoño, germinará y formará una masa vegetativa que puede sobrevivir el invierno. En primavera, la semilla rica en aceite se puede cosechar y utilizar como materia prima para biodiésel.

El carrizo está emparentado con la especie vegetal modelo Arabidopsis thaliana. Los investigadores han comenzado a estudiar la genética del carrizo para mejorar su posible uso como cultivo para biocombustibles. Por ejemplo, se ha secuenciado el transcriptoma del carrizo.