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Mejoramiento genético de cultivos con genes de bancos de semillas antiguas

Asegurar la producción de cultivos es una tarea global. Utilizando una combinación de nuevos métodos moleculares y estadísticos, un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Munich (TUM) pudo demostrar que el material de los bancos de genes se puede utilizar para mejorar genéticamente las características de la planta de maíz. Por tanto, las variedades antiguas pueden ayudar a producir nuevas variedades adaptadas a los climas actuales y futuros.

Technical University Munich / 11 de noviembre de 2020.- La famosa bóveda de semillas de Spitsbergen (en Svalbard, Noruega) y los bancos genéticos nacionales conservan cientos de miles de muestras de semillas para preservar las variedades antiguas de plantas de cultivo y la diversidad genética asociada a ellas. ¿Son estos bancos de semillas unas “minas de oro” o “cementerios de semillas”?

Investigadores de todo el mundo están investigando si las muestras retenidas contienen genes que se han perdido a través del mejoramiento y que podrían ser beneficiosos para contrarrestar el cambio climático. Un equipo de investigación dirigido por Chris-Carolin Schön, profesora de fitomejoramiento en la TUM, presenta ahora una solución para aprovechar el potencial genético de las variedades antiguas, las denominadas variedades locales.

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¿Se han perdido las buenas características de las plantas a través del fitomejoramiento?

Desde la década de 1960, el maíz se cultiva en los campos europeos principalmente en forma de variedades híbridas. Las variedades híbridas se desarrollan a través de un esquema de mejoramiento específico y, por ejemplo, se ‘ajustan’ para obtener un alto rendimiento por hectárea o una baja susceptibilidad a las plagas. Para desarrollar la mejor variedad se necesita un kit de características (o rasgos) que puedan ser relevantes tanto hoy como en el futuro. Por tanto, la diversidad genética es el requisito previo básico para obtener plantas cultivadas mejoradas.

Las variedades híbridas, sin embargo, tienen solo una pequeña selección de rasgos en comparación con las variedades antiguas, las variedades locales. La pregunta entonces es si además de los rasgos indeseables, se han perdido rasgos beneficiosos en el transcurso de muchas generaciones de mejoramiento. Por lo tanto, recientemente se ha reavivado el llamado a las variedades locales, ya que se caracterizan por una alta biodiversidad y se consideran una fuente natural de nueva variación genética para el fitomejoramiento. La variación genética refleja diferentes variantes de un gen y puede reconocerse por diferencias en la apariencia de la planta.

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Variedades tolerantes al frío: ¿Son las ganadoras en tiempos de cambio climático?

El desarrollo temprano de plantas jóvenes es de particular importancia en tiempos de cambio climático. La sequía y el calor son las condiciones más perjudiciales para los cultivos, como el maíz, cuando ocurren durante la floración. Cuando una planta se puede cultivar a principios de año porque puede hacer frente al frío, ya ha dejado atrás su período de floración cuando las temperaturas son particularmente altas en verano. Esto significa que está menos dañada y se pueden evitar las pérdidas de rendimiento.

La profesora Schön y sus colegas han estado examinando variedades locales en busca de características de tolerancia al frío. Con este fin, han desarrollado un método basado en el genoma para identificar y hacer un uso específico de los recursos genéticos beneficiosos. Después de un estudio preliminar, en el que los investigadores identificaron las diferencias genéticas de las variedades individuales, los investigadores seleccionaron tres variedades locales para su cultivo en diferentes lugares con diferentes condiciones climáticas dentro de Europa.

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Las variedades locales proporcionan genes ventajosos para la mejora de cultivos

El equipo de investigación se centró en los rasgos relacionados con el desarrollo temprano de la planta y también tuvo en cuenta la estabilidad de la planta (¿qué tan bien soporta el viento?) Y la forma de crecimiento (¿recta o tupida?). Usando métodos moleculares que escanean todo el genoma, pudieron vincular los datos de los ensayos de campo con genes relevantes para los rasgos específicos.

“Hemos demostrado cómo encontrar nueva variación genética para rasgos importantes en la producción agrícola. La variación en estos rasgos está determinada por muchos genes y no está suficientemente disponible en el material de mejoramiento actual”, dice Manfred Mayer, autor principal del estudio. “Esto abre la puerta al desarrollo de variedades híbridas mejoradas adaptadas al clima”.

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