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Los científicos aceleran el mejoramiento genético de cultivos para superar los desafíos climáticos

Una nueva tecnología pionera logra acelerar la mejora y desarrollo de cultivos agrícola en un desarrollo que hace eco de la Revolución Verde post Segunda Guerra Mundial. De esta forma, científicos británicos lograron aumentar desde dos a seis generaciones cosechadas por año en el trigo harinero, el trigo duro, la cebada, el guisante y el garbanzo, y cuatro generaciones anuales en la canola.

Hace algunos años, la NASA mejoró trigo en el espacio con el objetivo de proporcionar un suministro interminable de alimentos para los astronautas. Para ayudar a la planta, los astronautas iluminaron la planta continuamente. En lo que respecta a la cosecha, el sol nunca se puso. Siempre era mediodía en un día sin nubes. La luz extra alimentó su rápido crecimiento.

Los investigadores ahora están usando la misma técnica aquí en la Tierra para cultivar rápidamente varias generaciones sucesivas de trigo en un esfuerzo por desarrollar una cosecha que pueda resistir la sequía persistente, el calor intenso o las fuertes lluvias provocadas por el cambio climático. Sus experimentos crearon un ciclo de trigo de semilla a semilla en tan solo ocho semanas, lo que permitió cultivar hasta seis generaciones de trigo en un solo año.

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Los científicos creen que el proceso puede producir más alimentos en un período de tiempo más corto para alimentar a un mundo hambriento en constante crecimiento; al mismo tiempo, la capacidad de producir más cultivos más rápidamente facilitará la capacidad de los investigadores para experimentar con diferentes combinaciones genéticas para desarrollar cepas más resistentes a los desafíos climáticos.

“A nivel mundial, nos enfrentamos a un gran desafío en el desarrollo de cultivos de mayor rendimiento y más resistentes”, dijo Brande Wulff, un científico de genética de cultivos en el Centro John Innes en Norwich, Inglaterra. “Poder pasar por más generaciones en menos tiempo nos permitirá crear y probar más rápidamente combinaciones genéticas, buscando las mejores combinaciones para diferentes entornos”.

El mejoramiento genético rápido representa una mejora significativa en comparación con el “mejoramiento en lanzadera”, una técnica iniciada después de la Segunda Guerra Mundial que permitió a los agricultores plantar solo dos generaciones al año. La primera generación echaría raíces en el verano, y la segunda echaría raíces en el invierno, trasladándose a un lugar más cálido. El mejoramiento rápido permite a los investigadores cultivar cuatro generaciones adicionales de trigo cada año.

Los investigadores aumentaron sus cosechas al impulsar la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas producen alimentos usando la energía del sol. Lo hicieron al exponer las plantas a la luz de los LED hasta 22 horas al día. “También proporcionamos a las plantas un fertilizante un poco más intenso para mantener el crecimiento rápido”, dijo Wulff. “Hemos descubierto que, en esencia, es una tecnología simple que ha demostrado ser fácil de instalar y adoptar en diferentes laboratorios de todo el mundo”.

La reproducción rápida podría convertirse en una herramienta valiosa para avanzar en la comprensión de la genética de los cultivos. “Me gustaría pensar que en diez años a partir de ahora, podría caminar en un campo y señalar a las plantas cuyos atributos y características se desarrollaron utilizando esta tecnología”, dijo Wulff. Sus colegas incluyeron investigadores de las Universidades de Queensland y Sydney. Describieron su trabajo en un estudio publicado recientemente en la revista Nature Plants.

Las plantas resultantes de su investigación fueron bastante abudantes, lo que sorprendió a los escépticos incrédulos, dijo Wulff. “La gente dijo que podrías hacer ciclos rápidos de plantas, pero se verán pequeñas e insignificantes, y solo establecerán algunas semillas”, dijo. “De hecho, la nueva tecnología crea plantas que se ven mejor y son más saludables que las que usan condiciones estándar. Un colega no podía creerlo cuando vio los resultados por primera vez”.

El sistema funciona con una variedad de cultivos. Los investigadores lograron hasta seis generaciones por año para el trigo harinero, el trigo duro, la cebada, el guisante y el garbanzo, y cuatro generaciones para la canola, una variedad de colza (raps).

“Hemos demostrado que funciona para trigos de primavera, [que] no requieren vernalización, un período prolongado de frío para promover la floración”, dijo Wulff. “Si colocamos trigos de invierno directamente en un entorno de mejoramiento acelerado, se vuelven espesos y nunca florecen, o en el mejor de los casos florecen muy tarde. Sin embargo, si primero verificamos un trigo de invierno colocándole durante ocho semanas en un ambiente frío, luego lo trasladamos al entorno de reproducción rápida, luego despegará y florecerá, y establecerá la semilla en aproximadamente ocho semanas “.

Wulff dijo que varios colegas en países en desarrollo han iniciado una investigación de mejora acelerada, lo que “no es sorprendente dada la competitividad de la investigación”, dijo. “Si su competidor está usando mejoramiento rápido y usted no, entonces se quedará atrás. Lo que me sorprende es que no se haya adoptado más ampliamente antes. Culpo a esto en parte por el escepticismo, en parte por el hábito (a los viejos hábitos les cuesta desaparecer) y el costo y la calidad de la iluminación LED que, hasta hace poco, era demasiado cara “.

Si bien los científicos no probaron la calidad nutricional de sus cultivos, Wulff dijo que no había ninguna razón para creer que eran menos nutritivos que sus contrapartes convencionales. “Me sorprendería si están perjudicados”, dijo. “De hecho, la mayoría, si no todos, los rasgos que hemos estudiado han sido similares entre nuestro mejoramiento acelerado y las condiciones de crecimiento estándar”.

Si bien el mejoramiento acelerado es útil para producir diferentes variedades de cultivos, por ahora todavía es demasiado costoso para ser ampliado. Las luces LED son más baratas que las lámparas de vapor de sodio que los científicos solían usar, pero siguen siendo demasiado costosas para cultivar grandes cantidades de trigo para consumo masivo. “Hay algunas excepciones, sin embargo, donde algunos cultivos ahora se pueden cultivar de manera rentable en ambientes completamente controlados, como la lechuga”, dijo Wulff.

“Debemos usar todas las herramientas en la caja de herramientas para desarrollar plantas que puedan hacer frente a los rigores del cambio climático y alimentar de manera sostenible a una población en crecimiento”, dijo. “Al acelerar el crecimiento y la reproducción de los cultivos, los científicos y los  fitomejoradores de todo el mundo podrán mejorar más rápidamente y desarrollar plantas mejor adaptadas al clima del futuro: plantas que sean nutritivas y más resistentes a las enfermedades”.

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