Un grupo de científicos británicos y estadounidenses se han acercado un paso más a la identificación de cómo un gen del arroz puede mejorar dramáticamente los rendimientos en algunos de los cultivos básicos más importantes del mundo, como el maíz, mientras que al mismo tiempo confiere resistencia al estrés por condiciones ambientales como la sequía.
El avance hace que sea más probable que los agricultores de todo el mundo sean capaces de alimentar a la creciente población (esperada entre 9 y 10 mil millones de habitantes para mediados de siglo) sin destruir más los ecosistemas frágiles de la Tierra, tales como las selvas tropicales y humedales, con el fin de crecer cultivos alimentarios para la humanidad.
La mayoría de los expertos coinciden en que los miles de millones de personas extra, junto con el cambio de dietas y el desarrollo económico, significará que la producción mundial de alimentos debe aumentar aproximadamente al doble en 2050. Sin embargo, en los últimos años el incremento medio anual en los rendimientos de los cultivos básicos del mundo ha caído detrás de lo que sería necesario para cumplir ese objetivo.
Los detalles del descubrimiento, que fue hecho por un equipo británico-estadounidense comprendido por investigadores del Instituto de Ciencias vegetales Rothamsted Research (financiado con fondos públicos) y la empresa Syngenta, han sido publicados en la revista Plant Physiology.
Los científicos confirmaron que el gen del arroz, cuando se introduce en el maíz, altera la distribución de los recursos energéticos dentro de la planta, con más azúcares siendo desviados hacia la producción de semillas (o granos), aumentando así el rendimiento. El gen también protege contra la sequía al evitar la pérdida de núcleos en desarrollo a principios de la temporada durante la floración.
Los científicos de Rothamsted / Syngenta utilizaron ingeniería genética para introducir el gen del arroz, llamado TPP1, en las plantas de maíz. Tras la inserción del gen, el maíz transgénico mostró diferentes niveles de una sustancia química natural llamada trehalosa 6-fosfato (T6P), que influye en la distribución del azúcar sacarosa en la planta.
El tinte azul en esta sección transversal de una mazorca de maíz destaca el gen del arroz que controla T6P en el floema de los granos. Imagen: Rothamsted Research.
Un trabajo anterior de algunos miembros del equipo, publicado en 2015 en la revista Nature Biotechnology, reportó los datos de campo en varios sitios y en múltiples estaciones, mostrando que este mismo rasgos desarrollado ingeniería genética «mejoró los rendimientos del 9% al 49% en condiciones de no-sequías o leve sequía, y desde 31% a 123% en condiciones de sequía más severa, en relación con los rendimientos de los controles no transgénicos».
«Ahora sabemos mucho más acerca de cómo se ha logrado este efecto de rendimiento», dijo el autor principal Matthew Paul, fisiólogo molecular y bioquímico de plantas de Rothamsted Research.
El maíz transgénico redujo los niveles de T6P en el floema, un componente principal de la red de transporte de la planta, permitiendo que más sacarosa se mueva a los granos en desarrollo y, casualmente, aumente las tasas de fotosíntesis, produciendo incluso más sacarosa para más granos.
El equipo también eligió apuntar al floema dentro de las estructuras reproductivas de la planta. «Estas estructuras son particularmente sensibles a la sequía: los granos femeninos abortarán», explicó Paul. «Mantener la sacarosa fluyendo dentro de las estructuras previene este aborto».
Agregó: «Este es el primer estudio en su tipo que muestra que la tecnología funciona con eficacia tanto en el campo como en el laboratorio. También pensamos que esto podría transferirse a otros cereales, como el trigo y el arroz».
Una investigación publicada en 2013 mostró que el crecimiento del rendimiento en los cuatro cultivos principales del mundo (maíz, arroz, trigo y soya) tendría que alcanzar el 2,4% anual para duplicar la producción para el 2050 según las proyecciones necesarias. Sin embargo, las tasas actuales de crecimiento anual del rendimiento en estos cultivos fueron solo de 1.6%, 1%, 0.9% y 1.3%, respectivamente.
La última investigación de Rothamsted/Syngenta apunta a una posible vía para alcanzar tasas de crecimiento de rendimiento mucho más altas en los cultivos clave que alimentan a la humanidad. Sin embargo, dado que requiere que se use un gen de arroz en el maíz y el trigo, la oposición global contra los cultivos transgénicos debería disminuir para que los agricultores puedan producir cultivos de mayor rendimiento.
Si gana la oposición mundial a la creación de trigo y arroz transgénico (los dos cultivos actualmente no son transgénicos) puede ser difícil aumentar la producción mientras se resiste a la presión para destruir las selvas tropicales del mundo. Y eso es algo irónico, dado que la mayoría del activismo anti-OGM proviene de grupos ostensiblemente ambientales.