El fitomejoramiento es una parte vital del sistema agroalimentario mundial, que permite a los científicos adaptar los cultivos a los factores ambientales en desarrollo, apoyar la mejora de la gestión de los cultivos e informar las intervenciones políticas sobre la producción mundial de alimentos. El reto para el fitomejoramiento aumenta cada año, a medida que los agricultores experimentan más los efectos del cambio climático, mientras que la población y la demanda de alimentos siguen creciendo.
Una investigación del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) ha determinado que el cambio climático está afectando a los objetivos, la eficiencia y las ganancias genéticas del fitomejoramiento actual, provocando limitaciones en el enfoque del fitomejoramiento de la próxima generación.
El estudio concluye que el cambio climático requiere un ciclo de mejora más rápido y debe impulsar cambios en los objetivos de mejora, situando la resiliencia al clima como máxima prioridad.
«El riesgo de múltiples malas cosechas debido al cambio climático es muy real. La mejora genética debe ser más determinista en términos de adaptación si queremos evitar el alta de los precios de los alimentos, el hambre y el malestar social», afirmó Matthew Reynolds, científico distinguido y Jefe de Fisiología del Trigo en el CIMMYT.
Los retos que plantea el desarrollo de cultivos preparados para el clima se originan en la paradoja entre las necesidades urgentes de mejora genética provocadas por el cambio climático y la escasa comprensión de cómo interactúan los distintos genotipos con los climas. La integración de múltiples disciplinas y tecnologías, como el genotipado, el fenotipado y el envrotipado, puede contribuir al desarrollo y suministro de cultivos adaptados al clima en un plazo más breve.
Un diagrama para el trigo propuesto por los autores. El diagrama representa los rasgos comúnmente asociados con los puntos fuertes de la fuente (izquierda) y del sumidero (derecha) y otros que impactan tanto en el sumidero como en la fuente, dependiendo en gran medida de la etapa de crecimiento (centro).
A medida que los rendimientos de los cultivos se acercan a los límites biofísicos, conseguir aumentos de rendimiento se convierte en un reto cada vez mayor. Tradicionalmente, los científicos han trabajado sobre la premisa de que el rendimiento de los cultivos es una función de la fotosíntesis (fuente), la inversión de asimilados en los órganos reproductivos (sumideros) y los procesos subyacentes que permiten y conectan la expresión de ambos. Aunque el modelo original de fuente y sumidero sigue siendo válido, debe abarcar una mayor complejidad, a medida que mejoran los conocimientos científicos.
Un grupo de investigadores internacionales propone un nuevo diagrama de cableado para mostrar las interrelaciones de los rasgos fisiológicos que inciden en el potencial de rendimiento del trigo, publicado en Nature Food. Al ilustrar estos vínculos, muestra conexiones entre los rasgos que pueden no haber sido evidentes, lo que podría servir como herramienta de apoyo a la toma de decisiones para los científicos de cultivos. El diagrama puede servir de base para nuevas hipótesis de investigación y decisiones de cultivo, así como para áreas de inversión en investigación.
El diagrama también puede servir de plataforma en la que se incorporen rutinariamente nuevos datos empíricos y nuevos conceptos, creando así un punto de referencia común cada vez más rico para perfeccionar los modelos en el futuro.
«Si se actualiza de forma rutinaria, el diagrama podría conducir a un cambio de paradigma en la forma en que abordamos la mejora del rendimiento y la orientación de la investigación traslacional», dijo Matthew Reynolds, científico distinguido y jefe de fisiología del trigo en el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y autor principal del estudio. «Aunque se centra en el potencial de rendimiento, la herramienta puede adaptarse fácilmente para abordar la resiliencia climática en una serie de cultivos además del trigo».
Hito de la mejora genética
El nuevo diagrama representa un hito en el fitomejoramiento determinista. Encaja modelos más sencillos con modelos de simulación de cultivos.
Este diagrama puede utilizarse para ilustrar la importancia relativa de las conexiones específicas entre los rasgos en su contexto fenológico apropiado y para destacar las principales lagunas de conocimiento. Esta representación gráfica también puede servir como ruta para priorizar la investigación en otros niveles de integración, como los estudios metabolómicos o de expresión génica.
Rendimiento para la resiliencia al clima
La comunidad científica del trigo trabaja intensamente en la búsqueda de nuevas formas de obtener mayores rendimientos con mayor rapidez para ayudar al mundo a hacer frente al crecimiento de la población, el cambio climático, las guerras y el suministro estable de calorías y proteínas.
«Para garantizar la seguridad alimentaria y nutricional en el futuro, el aumento de los rendimientos debe ser un componente integral para que los cultivos sean más resistentes al clima. Esta nueva herramienta puede servir de ruta para diseñar las estrategias necesarias para alcanzar estos objetivos», dijo Jeff Gwyn, Director del Programa de la Asociación Internacional para el Rendimiento del Trigo (IWYP, en inglés).
Matthew Reynolds – Científico distinguido y Jefe de Fisiología del Trigo en el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT)
Gustavo Ariel Slafer – Profesor de Investigación de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA) y Profesor Asociado de la Universidad de Lleida
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El estudio es una colaboración internacional de científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA), el Centro de Investigación en Agrotecnología (AGROTECNIO), la Universidad de Lleida, la Universidad de Nottingham, el John Innes Centre, la Universidad de Lancaster, la Technische Universität München, CSIRO Agriculture & Food, y la Asociación Internacional para el Rendimiento del Trigo (IWYP).
ACERCA DEL CIMMYT
El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) es una organización internacional centrada en la investigación y la capacitación agrícola sin ánimo de lucro que capacita a los agricultores a través de la ciencia y la innovación para alimentar al mundo en plena crisis climática.
Aplicando una ciencia de alta calidad y asociaciones sólidas, el CIMMYT trabaja para lograr un mundo con personas más sanas y prósperas, libre de crisis alimentarias globales y con sistemas agroalimentarios más resilientes. La investigación del CIMMYT aporta mayor productividad y mejores beneficios a los agricultores, mitiga los efectos de la crisis climática y reduce el impacto medioambiental de la agricultura.
El CIMMYT es miembro del CGIAR, una asociación mundial de investigación para un futuro con seguridad alimentaria dedicada a reducir la pobreza, aumentar la seguridad alimentaria y nutricional y mejorar los recursos naturales.
Asociación Internacional para el Rendimiento del Trigo (IWYP) representa un esfuerzo global a largo plazo que utiliza un enfoque de colaboración para reunir la financiación de organizaciones de investigación públicas y privadas de un gran número de países. Durante los primeros cinco años, la creciente lista de socios pretende invertir hasta 100 millones de dólares.
El trigo proporciona, en promedio, el 20% de las calorías y proteínas para más de 4 500 millones de personas en 94 países en vías de desarrollo. Para alimentar a una población en crecimiento, necesitamos mejores prácticas agronómicas y cultivar variedades de trigo que puedan resistir los efectos del cambio climático y las diversas plagas y enfermedades.
La fisióloga del trigo del CIMMYT, Carolina Rivera, discute —en solo un minuto— cómo elegir y mejorar rasgos deseables de trigo con mayor tolerancia al estrés.
