12 mil años cambiando las características de los cultivos

El mejoramiento de cultivos…

 

Un artículo que Fabiana me honra en publicar en este medio para la lectura y el aprendizaje de miles de personas como yo.

Este fin de semana tuve el placer de compartir historias de Buenos Aires (y muchas otras) con el dueño de este blog.

Uno de nuestros temas de conversación, mientras nos tomábamos un café en Recoleta, fue cómo se hace el mejoramiento de plantas; y pensando que como Marcelo, muchos lectores del blog no conocen el tema en profundidad; aquí les dejo estas líneas.

Por Fabiana Malacarne*

12 mil años cambiando las características de los cultivos

 

De las miles de especies que existen en la naturaleza, solamente 12 de cereales y oleaginosas, 23 de hortalizas y 35 de frutas son las que dominan los agro-ecosistemas y la alimentación mundial se basa en tres cereales: trigo, arroz y maíz; un tubérculo, la papa y una oleaginosa, la soja.

Esta última como base de la alimentación animal, fundamentalmente.

Un largo camino de 10 mil años en el mejoramiento de los cultivos

 

La domesticación de las plantas que hoy conocemos tardó miles de años.

Intuitivamente, los primeros agricultores seleccionaban las semillas o los frutos que más les gustaban para cultivarlos en la próxima estación.

Elegían sólo aquellas especies de mejor sabor o cuyo cuidado era más sencillo, como por ejemplo, las mazorcas de teocinte (ancestro del maíz) que no se desgranaban al madurar.

Esta característica, fue seleccionada por los agricultores de la zona de Michoacán, México, para facilitar la recolección y almacenamiento de los granos.

Algo parecido pasó en los Andes peruanos y bolivianos con la papa y en China con la soja y el arroz.

Para elegir hay que tener variedad del cultivo

 

Los avances en la domesticación y el mejoramiento de plantas se basan en la selección.

Como lo indica la palabra, al seleccionar plantas elegimos las que más nos convienen (a nosotros, no a la naturaleza); ya sea porque tienen frutos más grandes, se enferman menos, resisten el calor o el frío, etc.

Pero… para elegir hay que tener variedad porque no se puede elegir entre cosas iguales.

A esa variedad, la llamamos variabilidad genética y es con lo que trabajamos los mejoradores de plantas.

Los grandes recursos de variabilidad genética son:

  • las especies emparentadas con la cual podemos cruzar las plantas que queremos mejorar,

 

  • las mutaciones (naturales o inducidas)

 

  • y la ingeniería genética.

Primero la familia

Cuando vamos a pedir dinero prestado, primero vamos a buscar entre la familia a algún benefactor que nos haga el favor.

Con el mejoramiento de cultivos pasa lo mismo.

La primera fuente de variabilidad genética a la que acudimos son variedades de la misma especie o especies estrechamente emparentadas con las cuales el cruzamiento sexual sea posible.

Así, desde el descubrimiento a principios del siglo XX de los trabajos de Mendel sobre la herencia, se han mejorado cultivos para lograr mayor rendimiento, mejor calidad y tolerancia a plagas y enfermedades, entre otras características cruzando y seleccionando las mejores plantas año tras año.

Ésta metodología funciona cuando las características que buscamos (genes) están en las especies emparentadas.

¿Qué pasa si no es así?

cruzamiento de variedades para el mejoramiento de cultivos

En los cambios está lo útil

 

Las mutaciones son cambios en el material genético (ADN).

Estos cambios son irrelevantes si no se heredan (no pasan a la progenie) o pueden ser muy importantes, para bien o para mal, si son heredables.

“La mutación que causa el albinismo en plantas es letal, ya que estas no producen clorofila y por lo tanto no pueden hacer fotosíntesis; entonces mueren apenas germinar”.

Por otro lado, la mutación que causa enanismo en trigo es muy útil porque permite mayor tolerancia de las plantas a la fertilización, lo que se traduce en mayores rendimientos y también facilita la cosecha mecánica.

Estos cambios en el ADN pueden ser naturales (producidos por factores ambientales) y en ese caso lo que hace el mejorador cuando los descubre es introducirlos por sucesivos cruzamientos y selección a las variedades de interés agronómico.

Gran parte del trigo que se cultiva actualmente deriva del cruzamiento con una variedad mutante natural semi-enana cultivada en Japón.

En la década de 1920 se descubrió que exponiendo plantas a la acción de rayos X se conseguía una gran cantidad de variaciones, luego se emplearon sustancias químicas como agentes mutágenos y después de la II Guerra Mundial comenzaron a usarse técnicas radiactivas: rayos gamma, protones, neutrones.

Estas mutaciones inducidas son las que nos permiten disfrutar, por ejemplo, de las mandarinas sin semillas o del pomelo rosado.

Actualmente existen alrededor de dos mil variedades de más de 100 cultivos obtenidas de esta manera.

Esta técnica de mejoramiento es completamente al azar y de los millones de cambios generados por los mutágenos solo unos pocos son los útiles.

¿Qué pasa si no encontramos cambios útiles?

mutaciones de variedades para el mejoramiento de cultivos

Un idioma universal del mejoramiento de cultivos 

 

La naturaleza es sabia, hermosa y habla con un lenguaje único.

Todos los seres vivos, desde pequeñas bacterias unicelulares hasta organismos con trillones de células como los humanos, producimos proteínas de la misma manera.

Ese lenguaje único que está codificado en los genes (segmentos de ADN) es traducido en proteínas.

Estas son, en definitiva, las que hacen funcionar a los seres vivos y les dan sus rasgos distintivos.

No todos los seres vivos tienen los mismos genes (por eso las bacterias son bacterias y los humanos, humanos) pero como hablan el mismo idioma, un gen de una bacteria puede ser interpretado por una planta y producir una proteína o viceversa.

¿Cómo un gen de una bacteria puede llegar a una planta?

 

Otra vez la naturaleza nos indicó el camino.

Una bacteria del suelo llamada Agrobacterium tumefaciens es capaz de entrar a través de heridas a los tejidos vegetales y transferirle a las células de la planta parte del ADN bacteriano.

De esta manera la planta usa su aparato celular para sintetizar proteínas útiles para la bacteria (opinas) pero, a la vez, el tejido afectado crece descontroladamente generando un tumor.

Con el avance de la ciencia y la tecnología fue posible “desarmar” el ADN bacteriano para que transfiriera genes de interés a las plantas y obviar la producción del tumor.

Así, es posible inactivar los genes inductores del tumor y cambiar los genes de opinas por genes de interés agronómico.

A esta técnica se la llama ingeniería genética y dio origen a las plantas genéticamente modificadas (transgénicas).

Puede interesarte: ¿Qué son los alimentos transgénicos? … sugerencia del blog.

Técnicas para la transferencia de “genes”.

 

Con el correr del tiempo se inventaron otras técnicas para transferir ADN a las plantas entre las que sobresale la de biobalística, que consiste en bombardear las células vegetales con balas microscópicas recubiertas por ADN.

Usando Agrobacterium o biobálistica se han producido maíz, soja, algodón y berenjena resistentes a insectos, soja tolerante a sequía y con mejor perfil de ácidos grasos (mayor contenido de ácido oleico), papayas resistentes a virus y flores azules (rosas y claveles).

La ingeniería genética es una técnica menos azarosa que los cruzamientos y selección y las mutaciones.

En los cruzamientos entre dos variedades se mezclan dos genomas, por lo tanto tenemos que trabajar con las características deseables (que queremos introducir) y las que no.

Con la generación de mutaciones, no podemos dirigir los cambios hacia los genes deseados y tenemos que apostar a que el azar los encuentre.

En cambio, con la ingeniería genética solo introducimos los genes útiles, aunque no sabemos en qué parte del genoma de la planta se integrarán.

¿Hay alguna técnica más precisa?

La edición no es solo cosa de textos

 

ingeniería genética para el mejoramiento de cultivos

Desde hace unos años es posible realizar edición genómica para mejorar plantas.

Estas tecnologías son posibles gracias a que se conoce la secuencia genética de la mayoría de las especies de interés alimenticio.

Los cambios realizados pueden ir desde unas pocas bases del ADN, es decir provocar una mutación puntual, hasta la inserción de genes enteros en un sitio específico del genoma.

A estas técnicas se las llama “nuevas técnicas de mejoramiento” (New Breeding Techniques, en inglés, o NBTs para la jerga de los mejoradores).

Este conjunto de técnicas está dando los primeros resultados en el mejoramiento y ya están disponibles un maíz con alto contenido en almidón (waxy) y una canola tolerante a herbicidas, pero hay  muchos otros desarrollos que aun no han llegado al mercado pero lo harán en poco tiempo.

La edición génica en el mejoramiento genético

Mejoramiento + buenas prácticas agrícolas 

 

La agricultura es un conjunto de ciencia y tecnología aplicada a la producción de alimentos que disturba los ecosistemas en gran medida.

Mejorar la calidad y el rendimiento de los cultivos no significaría nada si no se mejoraran las tecnologías de siembra, cosecha y pos-cosecha o aquellas orientadas a la conservación de los recursos naturales.

Se calcula que el mejoramiento y las buenas prácticas agrícolas son las responsables del 70% de aumento de los rendimientos de maíz en los últimos 40 años.

“Habrá que alimentar a 10 mil millones de personas en un futuro próximo cuidando un planeta con recursos escasos, solo con ciencia y tecnología será posible”.

Sobre la autora*

Fabiana Malacarne, científica argentina, es Ing. Agrónoma, M.Sc. en Genética y Dra. en Filosofía, Ciencia, Tecnología y Sociedad.

Su cuenta de Twitter es @fabibiotec

Nota: Todas las imágenes han sido elaboradas por la autora.

¿Y usted qué opina?

Compártelo:
Share

Marcelo M.

Marcelo Moscoso P. consultor ambiental, formado en Ingeniería Agronómica y Medio Ambiente.Tengo este blog que se nutre de ciencia, el medio ambiente y los animales.Bienvenido.

7 comentarios:

  1. Buenos días y que tengan un buen domingo.

    Gracias Fabiana por volver al ruedo con este tema tan interesante.

    Me pregunto, si hay agricultura hace miles de años, y desde entonces se fueron seleccionado las especies que más nos convenían, ¿es necesario apelar a los transgénicos so pretexto de alimentar a una población en crecimiento pero que sobra alimento actualmente?

    Si algo me precio es por la riqueza en las variedades de papa en Bolivia y Perú, es para caerte de espaldas y no vi la variedad en otras regiones. Claro que éstas se hallan amenazadas y caer en la uniformización por tubérculos sosos, grandes de pinta pero de sabor infinitamente inferior que las nativas.

    Un abrazo y espero seguir aprendiendo de tí.

    Martín Palmero
    Bolivia

    • ¡Gracias por tus comentarios!
      Todas las metodologías de mejoramiento se combinan para dar variedades mejores y siempre tienes que hacer cruzamiento y selección. Los transgénicos se usan cuando, como dice el artículo, el gen que necesitas no está en una especie sexualmente compatible. En el caso de las papas que mencionas, muchas de esas variedades silvestres tienen compuestos antinutricionales (tóxicos para humanos) que deben ser eliminados por técnicas de mejoramiento. En el caso de Argentina, se aprobó una papa transgénica no porque produjera más, sino porque se logró hacerla tolerante al virus PYV que causa estragos en los campos y que por otras técnicas había sido imposible de conseguir.
      Yo no enarbolo el estandarte de que solo con transgenicos vamos a acabar con el hambre en el mundo. Este tema excede lo técnico y pasa también por lo político, económico y social. Sí creo que todas las herramientas con las que podamos contar para mejorar los cultivos son valiosas, incluida la ingeniería genética.
      Saludos
      F

  2. Hola Fabiana, que bueno leer tu artículo.
    Breve pero sirve de inicio para quienes queremos aprender del tema.
    Quién diría que por mutaciones en buena medida hemos conservado determinados beneficios.
    ¿Crees que en Fukushima suceda lo mismo?
    ¿Por qué las grandes semilleras producen semillas que no son viables para conservar como semillas para otras campañas?
    Que bueno saber que aún estás dándote tiempo para escribir.
    Saludos desde El Salvador.
    Eduardo Fala

    • ¡Gracias por tus palabras!
      Estás en lo cierto. No deberíamos extrañarnos que algún día aparezca una mutación útil encontrada en los alrededores de Fukushima.
      Lo que dices de las semilleras supongo que te refieres a las variedades híbridas, que sí las puedes volver a sembrar en la próxima campaña pero no rinden lo mismo. Los híbridos explotan la heterocigosis al máximo y para lograrla (es una combinación muy particular de genes) se debe producir la semilla cada año. Prometo escribir un bis de este artículo donde hable de los híbridos.
      Hasta ahora ninguna semillera produce semilllas que no sean viables, es decir que no germinen, en la próxima generación.
      Saludos
      F

  3. Que bueno volver a leerte Fabiana. Haces falta.
    En un planeta con recursos limitados, ambientalmente más dañado, con perturbaciones climáticas más acentuadas y miles de millones de bocas en aumento, me suena:

    – políticamente incorrecto, anti ético si deseas, cruel también, el destinar cultivos para quemarlos como combustibles. Esas miles de hectáreas de maíz, por ejemplo, podrían destinarse a cultivos para el consumo humano.
    Sé que cada uno hace lo que quiera pero … ¿?

    Saludos,

    • ¡Gracias!
      Son todos muy considerados conmigo y me hacen muy feliz.
      Yo creo que se puede combinar la alimentación humana y animal con la producción de biocombustibles. De hecho, se produce etanol a partir del bagazo de la caña de azúcar o del rastrojo del maíz. No necesariamente se usa el grano o el producto de la cosecha. Distinto es con la canola o la soja, donde muy poco va a la industria de consumo directo y se usan para la obtención de biodiesel.

      • Fabi, gracias por dar respuesta. La gente gratamente te pide más artículos 🙂

        En lo personal, desde una óptica que no es de mi rubro, quisiera manifestar que me es chocante que los cultivos vayan a parar a un tanque de combustible de un automotor. Sé que la oferta y la demanda, así como la libertad del individuo en hacer lo que le precie, pero hay límites éticos y solidarios implícitos.

        Yendo al artículo, más material para aprender e información que queda disponible en la internet.

        Saludos y gracias de nuevo Fabi.

        Marcelo

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

*