Se prevé que el cambio climático provoque pérdidas de más del 20% en la producción agrícola de aquí a 2050. Con una población mundial en aumento, los cultivos adaptados a los efectos del cambio climático, como la sequía y el calor, son necesarios para mantener los niveles de productividad y satisfacer la demanda de alimentos.
Científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), en colaboración con científicos de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, se propusieron analizar los rasgos de las razas autóctonas de trigo harinero frente a siete variables climáticas: temperatura media, temperatura máxima, precipitaciones, estacionalidad de las precipitaciones, índice térmico de la temperatura media, índice térmico de la temperatura máxima e índice de sequía. El método utilizó asociaciones genoma-ambiente (GEA) y escaneos de asociación genómica ambiental (EnvGWAS), que tradicionalmente se han aplicado poco en este tipo de investigación.
A partir de una muestra de 990 variedades locales de trigo harinero del banco de germoplasma del CIMMYT, el estudio descubrió proteínas asociadas a la tolerancia a la sequía y al calor. Con estos resultados, se pueden seleccionar nuevos genotipos con alelos resistentes para que los programas de mejoramiento produzcan variedades resistentes y adaptadas a entornos extremos y a los efectos del cambio climático.
Este trabajo fue implementado por el CIMMYT como parte de la Iniciativa Seeds of Discovery (SeeD) en colaboración con la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), gracias al generoso apoyo del proyecto MasAgro financiado por la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural (SADER) del Gobierno de México. Las opiniones, hallazgos, conclusiones o recomendaciones expresadas en esta publicación son de su(s) autor(es) y no reflejan necesariamente el punto de vista de la SADER.
Foto de portada: Recolección de trigo en Ciudad Obregón, México. (Foto: Peter Lowe/CIMMYT)
Nuestro último Informe Anual refleja las tres formas en que la ciencia del CIMMYT marca la diferencia:
El camino científico desde el descubrimiento hasta la validación: En 2021, nos embarcamos en una ambiciosa iniciativa para aplicar métodos de asociación ambiental de todo el genoma para predecir cómo se comportarán en el futuro las variedades actuales de maíz, arroz, sorgo, yuca, cacahuete y frijol en escenarios climáticos y ayudarlas a tener éxito dentro de tres o cuatro décadas.
Traduciendo la ciencia en innovación: El año pasado logramos importantes avances en el aumento de la resiliencia del maíz y el trigo a un mundo más caluroso y seco, y a las amenazas de plagas y enfermedades invasivas en constante evolución.
Escalando la innovación para los agricultores y la sociedad: En colaboración con docenas de socios del sector público y privado en los países en los que trabajamos, en 2021 ampliamos las tecnologías y prácticas agrícolas sostenibles para cientos de miles de agricultores.
Estas historias, que destacan nuestro trabajo en América Latina, también están disponibles en español:
El director general del CIMMYT, Bram Govaerts, presentó los retos actuales: «Una crisis alimentaria mundial alimentada por los conflictos, las interrupciones del comercio, el aumento de los precios de los productos básicos y el cambio climático». También expresó que el CIMMYT está preparado para responder a las amenazas inmediatas y a largo plazo a las que se enfrenta la humanidad. «Tenemos soluciones sólidas, basadas en la ciencia, recomendaciones políticas y metodologías probadas que ayudarán a evitar la crisis mundial de seguridad alimentaria que se avecina», dijo.
El análisis de las pruebas realizado por los científicos del Centro Internacional de Mejoramiento del Maíz y el Trigo (CIMMYT) y el CGIAR concluye que los riesgos científicos de la edición genética son similares a los del mejoramiento tradicional: todas las nuevas variedades, independientemente de cómo se desarrollen, deben ser probadas para comprobar su rendimiento agronómico en una serie de entornos.
Los riesgos sociales consisten principalmente en que estas potentes tecnologías pueden resultar inaccesibles para los cultivos y los agricultores menos comerciales si la propiedad intelectual y las políticas reguladoras hacen que sean caras o difíciles de utilizar.
La edición genética ha demostrado su potencial para contribuir a la seguridad alimentaria, la mejora de la nutrición y el valor añadido para agricultores y consumidores.
Muchos países siguen sin saber si deben cultivar, o si deben regular, las variedades de cultivos editados genéticamente. El Tribunal de Justicia de la Unión Europea ha declarado que los cultivos editados genéticamente deben considerarse transgénicos en la UE a efectos de regulación, una decisión que podría limitar su uso en África. Por otra parte, varios países, como Estados Unidos, Canadá, Brasil, Colombia, Argentina, Chile, Kenia, Nigeria, Israel, India y Japón, han determinado que los cultivos editados genéticamente no deben ser regulados como transgénicos si no contienen ADN extraño.
Las políticas deben permitir la elección y evitar el riesgo de que las tecnologías de edición genética para los cultivos beneficien sólo a quienes puedan pagar un precio superior. Los pequeños agricultores deben tener igualdad de acceso a las tecnologías avanzadas, si desean utilizarlas, así como información pertinente y objetiva sobre su valor y cómo utilizarlas.
Científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) presentaron la semana pasada en la Conferencia Internacional de Genómica Vegetal y Animal (PAG en inglés) en San Diego, EE. UU.
PAG es la conferencia de genómica agrícola más grande del mundo y reúne a más de 3 000 científicos e investigadores genéticos líderes de todo el mundo para presentar sus investigaciones y compartir los últimos desarrollos en proyectos de genómica vegetal y animal. La conferencia brinda una oportunidad importante para que los científicos del CIMMYT destaquen su trabajo traduciendo los últimos desarrollos de investigación molecular en soluciones de mejoramiento de maíz y trigo para obtener mejores variedades.
Para satisfacer la demanda mundial de alimentos en 2050, la producción agrícola debe aumentar en un 60% al tiempo que se minimiza el daño al medio ambiente. Este es el proceso de la intensificación sustentable, recomendado por organizaciones como las Naciones Unidas y la Comisión EAT Lancet como una estrategia clave para transformar nuestros sistemas alimentarios mundiales, los cuales se encuentran en dificultades.
La genómica es fundamental para la intensificación sustentable. Al estudiar la arquitectura genética de una planta o animal, los investigadores pueden comprender mejor qué impulsa la productividad, la calidad, la resistencia al clima y a las plagas y las enfermedades de los cultivos o el ganado. Con esta información, los científicos pueden acelerar los esfuerzos para desarrollar mejores variedades y adelantarse a las amenazas relacionadas con el clima y las enfermedades.
Philomin Juliana junto al logo de la conferencia PAG. (Foto: CIMMYT)
En la conferencia, la científica de trigo Philomin Juliana compartió sus hallazgos sobre la identificación exitosa de nuevas regiones cromosómicas significativas para el rendimiento del trigo y la resistencia a las enfermedades utilizando el mapa completo del genoma del trigo. Juliana y sus colegas han creado una colección de información genética y marcadores disponibles gratuitamente para más de 40 000 líneas de trigo que acelerarán los esfuerzos para producir variedades de trigo superiores. También discutió el valor de las herramientas de fenotipado genómico y de alto rendimiento para las estrategias actuales de mejoramiento adoptadas por el CIMMYT para desarrollar trigo resistente al clima.
La científica principal Sarah Hearne habló sobre un uso más inteligente de la exploración de los bancos de germoplasma para el mejoramiento. Los bancos de germoplasma son reservas de variación de plantas nativas que representan la historia evolutiva de los cultivos que comemos. Son una fuente vital de información genética que puede acelerar el desarrollo de cultivos mejores y más resistentes. Sin embargo, no es fácil para los mejoradores y científicos identificar o acceder a la información genética que necesitan. Al usar toda la información genotípica del banco de germoplasma, datos climáticos a largo plazo de los orígenes de las semillas del banco y nuevos métodos de análisis, Hearne y sus colegas pudieron identificar material genético de élite para mejorar variedades de maíz resistentes al clima. Actualmente, están ampliando este enfoque para probar el valor de estos datos, optimizar los programas de mejoramiento y acelerar el desarrollo de cultivos mejorados.
El científico distinguido José Crossa discutió los últimos modelos y métodos para combinar información fenómica y genómica para acelerar el desarrollo de variedades de cultivos resistentes al clima. Destacó el uso de la red neuronal artificial —un modelo inspirado en el cerebro humano— para modelar la relación entre las señales de entrada y de salida en los cultivos. También discutió un índice de selección fenotípica y genómica que puede mejorar la respuesta a la selección y las ganancias genéticas esperadas para todos los rasgos genéticos de una planta de manera simultánea.
Sarah Hearne presenta el uso inteligente de los bancos de germoplasma para acelerar el desarrollo de mejores variedades de maíz y trigo. (Foto: Francisco Gómez)
El científico principal Kanwarpal Dhugga habló sobre los enfoques para mejorar la resistencia contra la necrosis letal del maíz en África. La necrosis letal del maíz es una enfermedad agresiva que apareció por primera vez en Kenia en 2011 devastando la producción de maíz. Desde entonces, se ha extendido a los países vecinos. Bajo una subvención de la Fundación Bill & Melinda Gates, Dhugga y sus colegas del CIMMYT y Corteva Agriscience han identificado una pequeña región genómica que explica más del 50% de la variación en la resistencia a la necrosis letal del maíz. Actualmente, están validando algunos genes candidatos en esta región. Una vez hecho, utilizarán la edición de genes directamente en líneas de élite del este de África para acelerar el desarrollo de híbridos de maíz mejorados y resistentes a las enfermedades.
El mejorador genómico Umesh Rosyara demostró el proceso de selección genómica y otras herramientas en un taller sobre la herramienta de aplicación de marcadores y gestión de datos genómicos Galaxy. El software, desarrollado por la plataforma de Excelencia en Mejoramiento (EiB en inglés), integra un conjunto de herramientas de análisis bioinformático, paquetes R —un entorno de software libre para computación estadística y gráficos— y herramientas de visualización para gestionar la selección genómica (GS) de rutina y análisis de estudios de asociación del genoma completo (GWAS). Esto permite que los mejoradores de cultivos y los científicos genómicos sin experiencia en programación realicen estos análisis y creen flujos de trabajo específicos para los cultivos.
«PAG es actualmente la principal conferencia internacional que habla sobre la genómica de cultivos y ganado, por lo que es una oportunidad invaluable para conectarse y compartir ideas con colegas de investigación y mejoramiento en todo el mundo», dijo Hearne. «También es un foro importante para resaltar cómo estamos vinculando el flujo ascendente y el campo, y ayudar a otros a hacer lo mismo».
Kanwarpal Dhugga (izquierda) toma una selfie con sus colegas en la conferencia PAG. (Foto: Kanwarpal Dhugga/CIMMYT)
