Personal de AID-I inspecciona germinación en Malawi (Foto: CIMMYT)
La entrega acelerada de semillas está en marcha en Malawi, Tanzania y Zambia para garantizar el acceso a semillas tolerantes al estrés para agricultores desatendidos en áreas remotas. Con el apoyo de la Agencia de EE. UU. para el Desarrollo Internacional (USAID, por sus siglas en inglés), el proyecto Iniciativa de Entrega de Innovación Acelerada (AID-I, por sus siglas en inglés) reúne a los sectores público y privado y a la sociedad civil para abordar los impactos del cambio climático, las plagas y enfermedades y las crisis alimentarias en los sistemas de maíz y leguminosas.
Una solución simple y rentable para hacer frente a estas amenazas es la entrega en el último kilómetro de semillas nutritivas y tolerantes al estrés. Garantizar que los agricultores tengan acceso a una amplia gama de semillas significa que pueden elegir las mejores variedades para satisfacer sus necesidades y su entorno local.
A través de AID-I, los científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) están trabajando con más de 20 socios globales, regionales, nacionales y locales para fortalecer los sistemas de semillas de maíz y leguminosas en Malawi, Tanzania y Zambia.
Hasta ahora, en 2023, el equipo ha organizado más de cien demostraciones en Malawi y Zambia para crear conciencia y aumentar la producción de semillas al exponer a las comunidades a variedades de cultivos mejoradas, nutritivas y adaptadas al clima. Como centros de aprendizaje, las demostraciones brindan a los agricultores la oportunidad de ver por sí mismos las ventajas de las variedades mejoradas de maíz y leguminosas y las mejores prácticas agrícolas, incluida la agricultura de conservación y los sistemas de duplicación de leguminosas.
Agricultores en una demostración en Malawi (Foto: CIMMYT)
Se destacaron las variedades tolerantes a la sequía y nutritivas, que se espera desempeñen un papel crucial en la recuperación de la producción regional de maíz. Los gobiernos de Zambia y Malawi también acaban de lanzar híbridos de maíz tolerantes al gusano cogollero, que se escalarán a través de AID-I. El gusano cogollero es una plaga invasora que ataca a más de 80 cultivos diferentes pero tiene una preferencia particular por el maíz. Sin las medidas de control adecuadas, la plaga puede diezmar los cultivos, amenazando la seguridad alimentaria, los ingresos y los medios de subsistencia.
Junto con el maíz, el equipo de AID-I está produciendo semillas de variedades mejoradas de leguminosas, que incluyen frijoles, soya, guandú, caupí y maní. Las legumbres son nutritivas y buenas para el suelo, proporcionando nutrientes valiosos como nitrógeno para que los agricultores puedan usar menos fertilizante, ahorrar dinero y proteger la salud del suelo.
AID-I apoya el fortalecimiento de almacenistas de semillas estratégicamente ubicados de variedades mejoradas de leguminosas y la vinculación de productores y compradores de semillas. Estos almacenistas, llamados agentes de desarrollo agrícola, también recibirán capacitación en producción comunitaria de semillas. A través de la conexión de cientos de agentes de desarrollo agrícola en la primera campaña con proveedores de semillas, cientos de miles de agricultores podrán acceder a una amplia variedad de semillas mejoradas.
Miembros del equipo de liderazgo del CIMMYT con representantes del USAID visitan AfriSeed en Zambia (Foto: CIMMYT)
La construcción de relaciones sólidas entre las organizaciones del sector público y privado es una parte integral del proyecto. El 16 de enero de 2023, AfriSeed, colaborador del CIMMYT a largo plazo y socio clave de AID-I, recibió a altos funcionarios gubernamentales del D Departamento de Estado de los Estados Unidos y la Agencia de EE. UU. para el Desarrollo Internacional (USAID, por sus siglas en inglés). Los visitantes obtuvieron información valiosa sobre cómo operan las empresas privadas de semillas involucradas en la comercialización y distribución de semillas de maíz y leguminosas en Zambia y mostraron su papel crucial en el sector de semillas del país.
Las organizaciones de investigación de cultivos públicas y privadas de todo el mundo han trabajado durante décadas, reforzando la resiliencia de los cultivos básicos como el maíz y el trigo para luchar contra lo que se perfila como la batalla de nuestro tiempo: alimentar a la humanidad en una biosfera cada vez más hostil a la agricultura.
En el caso del trigo, que proporciona alrededor del 20% de los carbohidratos y el 20% de las proteínas en la dieta humana, sin mencionar el 40% de las exportaciones totales de cereales, las cosechas arruinadas por las olas de calor, las sequías y los brotes de enfermedades en los cultivos pueden hacer que los precios de los alimentos se disparen. impulsando el hambre, la pobreza, la inestabilidad, la migración humana, la inestabilidad política y los conflictos en el mundo.
Las altas temperaturas extremas y el comienzo temprano del verano en el sur de Asia en 2022, por ejemplo, redujeron los rendimientos de trigo hasta en un 15% en partes de las llanuras indogangéticas, una zona que produce anualmente más de 100 millones de toneladas de trigo de 30 millones de hectáreas de tierras de cultivo.
Alrededor de la mitad de la cosecha de trigo del mundo sufre estrés por calor, y cada aumento de 1 °C en la temperatura reduce los rendimientos de trigo en un promedio del 6%, según el artículo de 2021 «Aprovechando la investigación traslacional en trigo para la resiliencia climática«, publicado en el Journal of Experimental Botany, que también describe nueve objetivos para mejorar la resiliencia climática del trigo.
Simulación de choques térmicos en el campo utilizando «carpas de calefacción» portátiles del tamaño de una parcela (Foto: Molero/CIMMYT)
Las sequías y la reducción de los acuíferos plantean amenazas igualmente preocupantes para el trigo, dijo Matthew Reynolds, fisiólogo de trigo del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y autor principal del estudio. “La disponibilidad de agua es el factor más importante que influye en el rendimiento potencial en la mayoría de los entornos de trigo a nivel mundial”, explicó Reynolds. “Los estudios predicen eventos severos de escasez de agua para hasta el 60% de las áreas de cultivo de trigo del mundo para fines de este siglo”.
Ciencia y fuentes para endurecer el trigo
Junto con sistemas de cultivo más diversos y modernizados y mejores políticas agrícolas, las variedades más resilientes son cruciales para la producción sostenible de trigo, según Reynolds y un colega mejorador de trigo en el CIMMYT, Leo Crespo, quien agregó que los mejoradores han estado trabajando durante décadas para endurecer el calor del trigo. y la tolerancia a la sequía, mucho antes de que el cambio climático se convirtiera en una palabra de moda.
“El mejoramiento y la selección en diversos entornos y en sitios de prueba específicos caracterizados por calor y sequía natural o simulada ha brindado a los agricultores variedades de trigo que se desempeñan bien tanto en condiciones óptimas como estresadas y estamos implementando nuevas tecnologías para acelerar el progreso y reducir los costos”, dijo. Crespo, mencionando que los ensayos de trigo SAWYT y HTWYT del Centro se enfocan en ambientes semiáridos y estresados por calor respectivamente y se envían anualmente a cientos de mejoradores públicos y privados en todo el mundo a través de la Red Internacional de Mejoramiento de Trigo (IWIN, por sus siglas en inglés). “El análisis retrospectivo de los datos de IWIN ha demostrado que la tolerancia al calor ha aumentado en los últimos años, según un estudio del CIMMYT de 2021”.
“El cambio climático es un factor importante de posibles epidemias de enfermedades, ya que el clima cambiante puede aumentar la presión de selección para que evolucionen nuevos patotipos virulentos”, dijo Pawan Singh, patólogo de trigo del CIMMYT. “Debemos estar siempre atentos, y la IWIN es una fuente invaluable de información sobre posibles amenazas de nuevas enfermedades y cambios en los patrones de virulencia de los patógenos del trigo”.
En la búsqueda de mejorar la resiliencia climática en el trigo, el “premejoramiento” del CIMMYT —acceder a los rasgos genéticos deseados de fuentes como los parientes herbáceos del trigo e introducirlos en líneas de mejoramiento que se pueden cruzar con variedades de élite— se enfoca en rasgos específicos. Estos incluyen raíces fuertes y saludables, vigor temprano, un dosel fresco bajo estrés y almacenamiento de carbohidratos solubles en agua en los tallos que pueden usarse a medida que el estrés se intensifica para complementar los suministros de la fotosíntesis, así como una variedad de características que protegen la fotosíntesis, que incluyen ‘ hojas y espigas que se mantienen verdes y pigmentos que protegen la delicada maquinaria fotosintética del daño oxidativo causado por el exceso de luz.
Detección de líneas muy diversas, identificadas por huellas dactilares de ADN, de la Colección Mundial de Trigo bajo estrés por calor. (Foto: Matthew Reynolds/CIMMYT)
Aunque las líneas de mejoramiento de élite pueden contener variaciones genéticas para tales rasgos, en el premejoramiento los investigadores buscan más allá nuevas y mejores fuentes de resiliencia. Las vastas colecciones de semillas de trigo del CIMMYT y otras organizaciones, en particular las muestras de semillas de variedades autóctonas cultivadas por agricultores conocidas como “variedades locales”, son una fuente potencial de diversidad útil que los análisis genéticos de vanguardia prometen ayudar a desbloquear.
Todavía se encuentra una rica diversidad de trigo en los campos de los agricultores de la India, en los estados del norte de la región del Himalaya, las regiones montañosas y la región semiárida de Rajasthan, Gujarat, Karnataka. Las variedades locales allí muestran tolerancia a la sequía, el calor y los suelos salinos.
Los llamados “trigos sintéticos” representan otra fuente abundante de genes de resiliencia. Los sintéticos son la progenie de cruces de trigo tetraploide (que tiene cuatro cromosomas, como el trigo duro que se usa para la pasta) con especies de pastos silvestres. El CIMMYT y otras organizaciones los han estado creando desde la década de 1980 y usándolos como puentes para transferir genes silvestres al trigo harinero, a menudo para características como resistencia a enfermedades y tolerancia al calor y la sequía.
Las líneas con nuevas fuentes de tolerancia al calor y la sequía del mejoramiento previo del CIMMYT también se distribuyen a mejoradores públicos y privados de todo el mundo a través de IWIN para que las prueben como ensayos de rendimiento de rasgos adaptados al estrés (SATYN), según el artículo. Estos ensayos especiales son cultivados por mejoradores nacionales y privados en todo el sur de Asia, por ejemplo, en Afganistán, Bangladesh, India, Irán, Nepal y Pakistán. En ocasiones, las líneas del ensayo se han lanzado directamente como variedades para uso de los agricultores en Afganistán, Egipto y Pakistán.
Un desafío fundamental en el premejoramiento es identificar y mantener los genes silvestres deseables mientras se descartan los indeseables que también se transfieren en cruces de líneas de mejoramiento de élite con razas autóctonas y sintéticas. Un enfoque es a través del premejoramiento fisiológico, en el que se realizan cruces complementarios para mejorar el rendimiento del cultivo en condiciones de sequía y estrés por calor. El segundo enfoque es usar la predicción genómica, sobre la base de semillas o accesiones, en la colección del banco de genes que han pasado por análisis genómico y de fenotipado para características objetivo como la tolerancia al calor y la sequía. Estos enfoques también se pueden combinar para aumentar la velocidad y la eficacia de la selección de variedades fuertes.
Revoluciones de mejoramiento
El mejoramiento de trigo está siendo revolucionado por los avances en el “fenotipado de alto rendimiento”. Esto se refiere a formas rápidas y rentables de medir el rendimiento del trigo y las características específicas en el campo, en particular la teledetección, es decir, imágenes de cultivos tomadas desde vehículos, drones o incluso satélites. Según la longitud de onda de la luz utilizada, estas imágenes pueden mostrar las propiedades fisicoquímicas y estructurales de las plantas, como el contenido de pigmentos, el estado de hidratación, el área fotosintética y la biomasa vegetativa. De manera similar, las imágenes de temperatura del dosel de la fotografía infrarroja permiten la detección del estado del agua del cultivo y la conductancia estomática de la planta. “Esas características tienden a mostrar una mejor asociación con el rendimiento bajo estrés que bajo condiciones favorables”, dijo Francisco Pinto, fisiólogo de trigo del CIMMYT que está desarrollando métodos para medir las raíces usando sensores remotos. «Un índice de detección remota podría potencialmente revolucionar nuestra capacidad de mejorar rasgos de raíz, que son críticos bajo estrés por calor y sequía, pero que no han sido directamente accesibles en el mejoramiento».
El análisis estadístico innovador ha aumentado considerablemente el valor de las pruebas de campo y ha enfatizado el poder de la selección directa para el rendimiento y la estabilidad del rendimiento en diversos entornos.
Los resultados iniciales de los programas de selección genómica, particularmente cuando se combinan con técnicas mejoradas de tipificación de fenotipos, también son muy prometedores. Los beneficios potenciales de combinar una gama de nuevas tecnologías constituyen un valioso bien público internacional.
Nuevas iniciativas
Lanzado en 2012, el Consorcio para el Mejoramiento del Trigo por Calor y Sequía (HeDWIC, por sus siglas en inglés) facilita la coordinación global de la investigación del trigo para adaptarse a un futuro con condiciones climáticas extremas más severas, específicamente el calor y la sequía. Brinda nuevas tecnologías, especialmente líneas de trigo novedosas a los mejoradores de trigo de todo el mundo a través de la Red Internacional de Mejoramiento de Trigo (IWIN, por sus siglas en inglés), coordinada durante más de medio siglo por el CIMMYT.
HeDWIC cuenta con el apoyo de la Fundación para la Investigación de la Alimentación y la Agricultura (FFAR, por sus siglas en inglés) y forma parte de la Alianza para la Adaptación del Trigo al Calor y la Sequía (AHEAD, por sus siglas en inglés), una organización coordinadora internacional creada por la Iniciativa del Trigo para reunir a la comunidad investigadora del trigo e intercambiar nuevo germoplasma, tecnologías e ideas para mejorar la tolerancia al calor y la sequía.
Foto de portada: Calentadores nocturnos para aumentar la temperatura nocturna en el campo, ya que las noches cada vez más cálidas reducen el rendimiento en muchos sistemas de cultivo. (Foto: Enrico Yepez/CIMMYT)
El aumento de las temperaturas globales debido al cambio climático está modificando los ciclos de crecimiento de los cultivos en todo el mundo. Registros recientes de Europa muestran que las plantas silvestres y cultivadas crecen antes y más rápido debido al aumento de las temperaturas.
Los agricultores tienden a cultivar cuando las condiciones meteorológicas son más favorables. Al desplazarse estos periodos debido al cambio climático, los calendarios de siembra están cambiando con el tiempo.
A lo largo de miles de años de domesticación y posterior mejoramiento de los cultivos, el ser humano ha conseguido modificar artificialmente la respuesta de las variedades a la temperatura y la duración del día, ampliando así la superficie cultivable. Ahora los agricultores pueden elegir variedades que maduran a ritmos diferentes y adaptarlas a su entorno.
Incluir las decisiones de los agricultores sobre cuándo cultivar y qué variedades cultivar son ingredientes vitales para comprender cómo el cambio climático está afectando a los cultivos básicos en todo el mundo y cómo la adaptación podría contrarrestar los efectos negativos.
«Durante mucho tiempo, la parametrización de los modelos de cultivos globales en lo que respecta al calendario y la fenología de los cultivos ha sido un reto», afirma Sara Minoli, primera autora del estudio. «La publicación de calendarios globales de siembra y cosecha ha permitido avances en los modelos de cultivos a escala global y simulaciones de rendimiento más precisas; sin embargo, existe un vacío de conocimiento sobre cómo podrían evolucionar los calendarios de cultivos bajo el cambio climático. Si queremos estudiar el futuro de la producción agrícola, necesitamos modelos que puedan simular no sólo el crecimiento de los cultivos, sino también las decisiones de gestión de los agricultores.»
Mediante simulaciones informáticas y modelos basados en procesos, el equipo proyectó los calendarios de siembra y maduración de cinco cultivos básicos, maíz, trigo, arroz, sorgo y soya, adaptados a un periodo climático histórico (1986-2005) y a dos periodos futuros (2060-2079 y 2080-2099). A continuación, el equipo comparó los periodos de crecimiento de los cultivos y sus correspondientes rendimientos en tres escenarios: sin adaptación, en el que los agricultores siguen con las fechas de siembra y variedades históricas; adaptación oportuna, en el que los agricultores adaptan las fechas de siembra y variedades en respuesta al cambio climático; y adaptación retardada, en el que los agricultores retrasan 20 años el cambio de fechas de siembra y variedades.
Los resultados del estudio, publicado el año pasado en Nature Communications, revelaron que las fechas de siembra condicionadas por la temperatura sufrirán mayores cambios que las condicionadas por las precipitaciones. Los investigadores descubrieron que la adaptación podría aumentar el rendimiento de los cultivos en un 12%, en comparación con la no adaptación, y que el maíz y el arroz mostraban el mayor potencial de aumento del rendimiento de los cultivos, con un 17%. Esto, a su vez, reduciría los efectos negativos del cambio climático y aumentaría el efecto fertilizante del incremento de los niveles de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera.
También descubrieron que en el futuro se necesitarán variedades de cultivos de maduración más tardía, especialmente en latitudes más altas.
«Nuestras conclusiones indican que hay margen para mantener y aumentar la productividad de los cultivos, incluso bajo la amenaza del cambio climático. Desgraciadamente, cambiar las fechas de siembra —una medida de muy bajo costo— no es suficiente, y debe complementarse con la adaptación de todo el ciclo de cultivo mediante el uso de diferentes cultivares», dijo Minoli.
Otro aspecto importante de este estudio, según Anton Urfels, agrónomo de sistemas del CIMMYT y coautor del estudio, es que tiende un puente sobre el espectro GxMxE (Gen-Gestión-Medio Ambiente) utilizando simulaciones de cultivos como herramienta interdisciplinar para evaluar interacciones complejas entre dominios científicos.
«Aunque los cultivos modelizados no representan cultivares reales, los resultados aportan información a los mejoradores sobre la duración del crecimiento de los cultivos (es decir, la necesidad de variedades de mayor duración) que se necesitará en el futuro, así como información agronómica sobre las épocas de siembra y cosecha en los principales regímenes climáticos mundiales. Se necesitarán más estudios interdisciplinarios de este tipo para abordar los complejos retos a los que nos enfrentamos en la transición de nuestros sistemas alimentarios hacia otros más sostenibles y resistentes», afirmó Urfels.
Foto de portada: Mejoradores de maíz del CIMMYT utilizaron modelos climáticos del Programa de Investigación del CGIAR sobre Cambio Climático, Agricultura y Seguridad Alimentaria (CCAFS) para fundamentar las decisiones de mejoramiento. (Foto: L. Sharma/Marchmont Communications)
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.
El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) es una organización internacional sin ánimo de lucro centrada en la investigación agrícola aplicada y la capacitación. Capacita a los agricultores a través de la ciencia y la innovación para alimentar al mundo en medio de una crisis climática.
Establecida en 1974, la asociación de investigación entre la República Popular China y el CIMMYT está mejorando la vida de millones de personas en China a través de soluciones impulsadas por la ciencia y basadas en la evidencia. El CIMMYT tiene cinco oficinas y más de 20 colaboradores en toda China.
La colaboración entre el CIMMYT y China a lo largo de cuatro décadas ha añadido unos 10,7 millones de toneladas de trigo adicionales a la producción nacional de trigo de China. Desde el año 2000, el germoplasma del CIMMYT se ha plantado en más de un millón de hectáreas en todo el país.
Esperamos seguir colaborando durante muchos años más para mejorar la vida de millones de personas en China y en el mundo.
Foto de portada: Un paisaje agrícola en la provincia de Yunnan, China. (Foto: Michelle DeFreese/CIMMYT)
En el análisis de por qué la crisis ucraniana está afectando fuertemente a África, la introducción del informe de Bill Gates profundiza en las razones de la dependencia de las importaciones de cultivos. La mayoría de los agricultores de África son pequeños agricultores con pequeñas parcelas y tienen una capacidad limitada para utilizar fertilizantes o tener acceso a la irrigación. Esto significa que cualquier choque en el sistema alimentario, como la interrupción de la cadena de suministro mundial causada por el conflicto de Ucrania, afecta enormemente a los niveles de rendimiento, amenazando la seguridad alimentaria y nutricional.
El conflicto no es el único riesgo para los sistemas alimentarios en África. El cambio climático es el reto más destacado al que siguen enfrentándose los pequeños agricultores del continente.
Desarrollado gracias al apoyo de la Fundación Bill & Melinda Gates, DroughtTego, un maíz híbrido derivado del CIMMYT con mayor resistencia a climas más cálidos y secos, produce una media del 66% más de grano por acre en Kenia. A través de asociaciones público-privadas, las semillas DroughtTego pueden aumentar los ingresos de los agricultores, ya que proporcionan más que suficiente para alimentar a una familia de seis personas durante todo un año, lo que les permite invertir el dinero adicional en enviar a sus hijos a la escuela o construir nuevas casas.
Los científicos del CIMMYT y del CGIAR también han utilizado modelos predictivos para acelerar el cultivo de plantas y desarrollar nuevas variedades que puedan rendir bien incluso en entornos africanos propensos a la sequía. La inteligencia artificial ayuda a procesar la información genómica de los cultivos junto con los datos ambientales, como las muestras de suelo y las imágenes por satélite. Los resultados crean una visión de cómo deberán ser las granjas agrícolas en el futuro, lo que permite a los científicos determinar qué tipo de variedades de cultivos pueden tener más éxito en lugares específicos.
La modelización epidemiológica predictiva puede poner de manifiesto dónde pueden propagarse las enfermedades de las plantas, como la roya del trigo. Un sistema de alerta temprana, desarrollado por una asociación entre el CIMMYT, la Universidad de Cambridge, la Oficina Meteorológica del Reino Unido, el Instituto de Investigación Agrícola de Etiopía (EIAR), el Instituto de Transformación Agrícola (ATI) y el Ministerio de Agricultura Etíope, alertó con éxito a los agricultores de Etiopía de un brote de la enfermedad para que pudieran tomar medidas preventivas. El resultado fue la mayor cosecha de trigo jamás registrada en el país, en lugar de una devastadora epidemia de roya.
Un post en LinkedIn de Bill Gates también hizo hincapié en la investigación del CIMMYT, preguntando qué cultivo representa alrededor del 30% de la ingesta calórica de la población del África subsahariana: la respuesta es «el maíz».
La inclusión en este informe pone de manifiesto el impacto global del trabajo del CIMMYT en los agricultores y en los sistemas alimentarios mundiales, que sólo es posible gracias a asociaciones exitosas con organizaciones como la Fundación Bill & Melinda Gates.
Foto de portada: Un agricultor del distrito de Zaka (Zimbabue) sufre una sequía que podría afectar al rendimiento de los cultivos. (Foto: Johnson Siamachira/CIMMYT)
En las últimas décadas, los mejoradores de maíz han avanzado considerablemente en el desarrollo y despliegue de nuevos híbridos. Éstos ofrecen un mayor rendimiento en comparación con las variedades más antiguas y reducen los riesgos a los que se enfrentan los agricultores debido al clima cambiante y las nuevas amenazas de plagas y enfermedades. Pero, para que los pequeños agricultores adopten a gran escala los nuevos híbridos de maíz mejorados, resistentes al clima y al estrés, primero deben estar disponibles y ser accesibles, y sus beneficios deben ser ampliamente comprendidos y apreciados. Aquí es donde las vibrantes industrias nacionales de semillas pueden desempeñar un papel importante.
Antes de la década de 1990, las agencias gubernamentales solían desempeñar el papel principal en la producción y distribución de híbridos. Desde entonces, se espera que el sector privado —en particular las pequeñas empresas de semillas de propiedad local— produzca híbridos de maíz y los distribuya a los agricultores. Cuando tienen éxito, las industrias locales de semillas son capaces de producir nuevos híbridos de calidad y comercializarlos eficazmente entre los agricultores, de manera que los nuevos híbridos sustituyen a los más antiguos en los almacenes de los agrodistribuidores en periodos de tiempo relativamente cortos. Si las pequeñas empresas de semillas carecen de capacidad o de incentivos para comercializar agresivamente los nuevos híbridos, los beneficios obtenidos por el fitomejoramiento no se materializarán en los campos de los agricultores. Mediante el seguimiento de las ventas de semillas, los mejoradores del CIMMYT y de otros lugares, así como los propietarios de empresas de semillas, obtienen información sobre las preferencias y demandas de los pequeños agricultores.
Una reciente publicación en Food Security evalúa la capacidad de 22 pequeñas y medianas empresas de semillas en México para producir y comercializar nuevos híbridos de maíz. El estudio se basa en la experiencia del proyecto MasAgro, un desarrollo de una década de duración mediante el cual el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), en asociación con la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural (SADER) de México, se comprometió con docenas de empresas de semillas de propiedad local para ampliar su cartera de híbridos de maíz.
Los autores, dirigidos por el economista sénior del CIMMYT Jason Donovan, destacan el papel fundamental que desempeñó el proyecto MasAgro en la revitalización de las carteras de semillas de maíz producidas por pequeñas y medianas empresas. MasAgro «llenó un vacío que había existido durante mucho tiempo en los programas de mejoramiento con apoyo público» al proporcionar un fácil acceso a nuevos cultivares, disponibles para las empresas locales de semillas sin regalías ni condiciones de marca, y sin necesidad de certificación de semillas. Las empresas, por su parte, mostraron una capacidad notablemente alta para adoptar nuevas tecnologías de semillas, lanzando 129 productos comerciales entre 2013 y 2017.
«Sin duda, el proyecto MasAgro puede considerarse un éxito por su capacidad de introducir nuevo germoplasma de maíz en las carteras de productos de las pequeñas empresas de semillas de todo México», dijo Donovan.
Los autores también profundizan en los retos a los que se enfrentaron estas empresas de maíz al tratar de ampliar las nuevas tecnologías en un mercado competitivo que ha estado dominado durante mucho tiempo por las empresas de semillas multinacionales. Observaron una falta de acceso al capital físico, que a su vez evidenciaba una falta de capital financiero o de acceso al crédito, así como conocimientos técnicos de comercialización limitados y capacidad para integrar las innovaciones de comercialización en sus operaciones. Aunque la mayoría de las empresas de maíz identificaron la necesidad de ampliar las ventas de nuevos productos comerciales, «los signos de innovación en la comercialización de semillas eran limitados» y la mayoría de ellas dependían en gran medida de las ventas a los gobiernos locales y estatales.
Según Donovan, «la experiencia de MasAgro también demuestra que es necesario centrarse en el lado de la demanda de los sistemas formales de semillas si se quiere que los programas de mejoramiento tengan un mayor impacto en menos tiempo. Esto implica prestar más atención a la forma en que los agricultores deciden qué semillas comprar y a la forma en que las empresas y los minoristas de semillas las comercializan entre los agricultores. También implica una fuerte coordinación entre el sector público para hacer de la construcción de la industria local de semillas un imperativo nacional».
Más allá del contexto mexicano, las conclusiones del documento pueden ser de especial interés para las organizaciones de desarrollo que pretenden abastecer a las industrias locales de semillas que se enfrentan a la fuerte competencia de las empresas regionales y multinacionales. Un ejemplo es el esfuerzo por apoyar a las pequeñas empresas de semillas de Nepal, que se enfrentan a la fuerte competencia de empresas de India más grandes con un largo historial de participación en los mercados de semillas nepalíes. También hay lecciones importantes para los responsables políticos de África oriental y meridional, donde los estrictos controles sobre la liberación y la certificación de semillas pueden dar lugar a mayores costos de producción y a un menor ritmo de introducción de nuevos productos por parte de las empresas locales de semillas de maíz.
Imagen de portada: Agricultores de México asisten a un taller organizado por el CIMMYT para aumentar su capacidad de producción de semillas. (Foto: X. Fonseca/CIMMYT)
Surgido en los últimos 120 años, el fitomejoramiento basado en la ciencia comienza por crear una nueva diversidad a partir de la cual se pueden identificar o formar nuevas variedades útiles. El enfoque más común consiste en realizar cruces dirigidos entre progenitores con rasgos complementarios y deseables. Después, se realiza una selección entre las plantas resultantes para obtener tipos mejorados que combinen los rasgos y el rendimiento deseados. Un enfoque menos común consiste en exponer los tejidos de las plantas a sustancias químicas o a radiaciones que estimulan mutaciones aleatorias del tipo que se producen en la naturaleza, creando diversidad e impulsando la selección natural y la evolución.
Determinados por los agricultores y los mercados de consumo, los rasgos objetivo del fitomejoramiento pueden incluir la mejora del rendimiento de los granos y los frutos, la resistencia a las principales enfermedades y plagas, la mejora de la calidad nutricional, la facilidad de procesamiento y la tolerancia a estreses ambientales como la sequía, el calor, los suelos ácidos, los campos inundados y los suelos infértiles. La mayoría de los rasgos son genéticamente complejos, es decir, están controlados por muchos genes e interacciones génicas, por lo que los mejoradores deben cruzar y seleccionar entre cientos de miles de plantas a lo largo de generaciones para desarrollar y elegir las mejores.
El fitomejoramiento en los últimos 100 años ha fomentado la seguridad alimentaria y nutricional de poblaciones en expansión, ha adaptado los cultivos a los cambios climáticos y ha contribuido a aliviar la pobreza. Junto con mejores prácticas agrícolas, las variedades de cultivos mejoradas pueden ayudar a reducir la degradación del medio ambiente y a mitigar el cambio climático derivado de la agricultura.
¿El fitomejoramiento es una técnica moderna?
El fitomejoramiento comenzó hace unos 10.000 años, cuando los humanos emprendieron la domesticación de especies ancestrales de cultivos alimentarios. Durante los milenios siguientes, los agricultores seleccionaron y volvieron a sembrar semillas de los mejores granos, frutos o plantas que cosecharon, modificando genéticamente las especies para su uso humano.
El mejoramiento moderno, basado en la ciencia, es una versión centrada, sistemática y más rápida de ese proceso. Se ha aplicado a todos los cultivos, entre ellos el maíz, el trigo, el arroz, las papas, los frijoles, la yuca y los cultivos hortícolas, así como a los árboles frutales, la caña de azúcar, la palma aceitera, el algodón, los animales de granja y otras especies.
Con el fitomejoramiento moderno, los especialistas empezaron a recopilar y preservar la diversidad de los cultivos, incluidas las variedades autóctonas seleccionadas por los agricultores, las variedades mejoradas y los parientes no domesticados de los cultivos. En la actualidad, cientos de miles de muestras únicas de diversos tipos de cultivos, en forma de semillas y esquejes, se conservan meticulosamente como catálogos vivos en docenas de «bancos» administrados públicamente.
El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) gestiona un banco de germoplasma que contiene más de 180.000 muestras únicas de semillas relacionadas con el maíz y el trigo, y la Bóveda Global de Semillas de Svalbard, en la isla Spitsbergen en Noruega, conserva copias de seguridad de casi un millón de colecciones del CIMMYT y otros bancos.
Mediante análisis genéticos o el cultivo de muestras de semillas, los científicos rastrean estas colecciones para encontrar rasgos útiles. Los datos y las muestras de semillas de este tipo de iniciativas financiadas con fondos públicos se comparten entre los fitomejoradores y otros investigadores de todo el mundo. Las secuencias completas de ADN de varios cultivos alimentarios, como el arroz, el maíz y el trigo, están disponibles y ayudan mucho a los científicos a identificar diversidad novedosa y útil.
Gran parte de la mejora de los cultivos es internacional. A partir de sus propios programas de mejoramiento, el CIMMYT envía cada año medio millón de paquetes de semillas a unos 800 socios, entre los que se encuentran instituciones públicas de investigación y empresas privadas de 100 países, para el mejoramiento, los análisis genéticos y otras investigaciones.
Un trabajador del campo retira la flor masculina de una espiga de trigo, como parte de la polinización controlada en el mejoramiento. (Foto: Alfonso Cortés/CIMMYT)
Un siglo de innovaciones de mejoramiento genético
A principios del siglo XX, los fitomejoradores empezaron a aplicar los descubrimientos de Gregor Mendel, matemático y biólogo del siglo XIX, sobre la variación genética y la herencia. También empezaron a aprovechar la heterosis, comúnmente conocida como vigor híbrido, por la que la progenie de los cruces entre líneas genéticamente diferentes resultará más fuerte o productiva que sus parentales.
Los métodos estadísticos modernos para analizar los datos experimentales han ayudado a los fitomejoradores a comprender las diferencias en el rendimiento del mejoramiento; en particular, a distinguir la variación genética, que es heredable, de las influencias ambientales en la forma en que se expresan los rasgos parentales en las sucesivas generaciones de plantas.
Desde la década de 1990, los genetistas y fitomejoradores han utilizado marcadores moleculares (basados en el ADN). Se trata de regiones específicas del genoma vegetal que están vinculadas a un gen que influye en un rasgo deseado. Los marcadores también pueden utilizarse para obtener una «huella» de ADN de una variedad, para desarrollar mapas genéticos detallados y para secuenciar los genomas de las plantas de cultivo. Muchas aplicaciones de los marcadores moleculares se utilizan en el fitomejoramiento para seleccionar las progenies de los cruces de mejora que presentan el mayor número de rasgos deseados de sus parentales.
Los fitomejoradores normalmente prefieren trabajar con poblaciones «de élite» que ya han sido objeto de mejora y, por tanto, presentan altas concentraciones de genes útiles y menos indeseables, pero los científicos también introducen diversidad no de élite en las poblaciones de mejora para aumentar su resistencia y hacer frente a amenazas como nuevos hongos o virus que atacan a los cultivos.
Los transgénicos son productos de una tecnología de ingeniería genética, en la que se inserta un gen de una especie en otra. Una gran ventaja de esta tecnología para la mejora de los cultivos es que introduce únicamente el gen deseado, a diferencia de los cruces convencionales, en los que muchos genes no deseados acompañan al gen objetivo y pueden reducir el rendimiento u otros rasgos valiosos. Los transgénicos se utilizan desde los años 90 para implantar rasgos como la resistencia a las plagas, la tolerancia a los herbicidas o la mejora del valor nutricional. Las variedades de cultivos transgénicos se cultivan en más de 190 millones de hectáreas en todo el mundo y han aumentado las cosechas, incrementado los ingresos de los agricultores y reducido el uso de pesticidas. Los complejos requisitos normativos para gestionar sus posibles riesgos para la salud o el medio ambiente, así como la preocupación de los consumidores por dichos riesgos y el reparto equitativo de los beneficios, hacen que las variedades de cultivos transgénicos sean difíciles y caras de implantar.
Las técnicas de edición del genoma o de genes permiten modificar con precisión secuencias específicas de ADN, lo que hace posible aumentar, disminuir o desactivar la expresión de los genes y convertirlos en versiones más favorables. La edición de genes se utiliza principalmente para producir plantas no transgénicas, como las que surgen por mutaciones naturales. Este método puede utilizarse para mejorar los rasgos de las plantas controlados por un solo gen o por un pequeño número de ellos, como la resistencia a las enfermedades y la mejora de la calidad del grano o la nutrición. En muchos países aún se está definiendo si se deben regular los cultivos editados por genes y cómo hacerlo.
La tienda móvil de semillas de Victoria Seeds Company facilita el acceso a variedades mejoradas de maíz a los agricultores de aldeas remotas de Uganda. (Foto: Kipenz Films for CIMMYT)
Algunos efectos del mejoramiento del maíz y el trigo
A principios de la década de 1990, una metodología del CIMMYT dio lugar a variedades de maíz mejoradas que toleran condiciones de sequía moderada en torno a la floración en entornos tropicales de secano, además de presentar otros valiosos rasgos agronómicos y de resiliencia. En 2015, casi la mitad de la superficie productora de maíz en 18 países del África subsahariana —una región en la que el cultivo proporciona casi un tercio de las calorías humanas, pero en la que el 65% de las tierras de maíz se enfrentan a sequías al menos ocasionales— se sembró con variedades procedentes de esta investigación de mejora, en colaboración con el Instituto Internacional de Agricultura Tropical (IITA, en inglés). Los beneficios anuales se estiman en 1.000 millones de dólares.
El mejoramiento intensivo para la resistencia a la necrosis letal del maíz (MLN), una enfermedad viral que apareció en África oriental en 2011 y se extendió rápidamente para atacar los cultivos de maíz en todo el continente, permitió la liberación en 2017 de 18 híbridos de maíz resistentes a la MLN.
Las variedades mejoradas de trigo desarrolladas con líneas de mejora del CIMMYT o del Centro Internacional de Investigación Agrícola en Zonas Áridas (ICARDA, en inglés) cubren más de 100 millones de hectáreas, casi dos tercios de la superficie sembrada con trigo mejorado en todo el mundo, con unos beneficios en grano añadido que oscilan entre 2.800 y 3.800 millones de dólares cada año.
La mejora de la resistencia a las devastadoras enfermedades y plagas de los cultivos ha ahorrado miles de millones de dólares en pérdidas de cosechas y ha reducido el uso de plaguicidas costosos y potencialmente dañinos. Un estudio de 2004 demostró que las inversiones realizadas desde principios de la década de 1970 en la mejora de la resistencia del trigo a la enfermedad fúngica de la roya de la hoja habían proporcionado beneficios en grano añadido por valor de 5.360 millones de dólares estadounidenses de 1990. La investigación mundial para controlar la enfermedad de la roya del tallo del trigo ahorra a los productores de trigo el equivalente de al menos 1.120 millones de dólares cada año.
Los cruces de trigo con cultivos afines (centeno) o incluso con hierbas silvestres —estos últimos conocidos como cruces amplios— han mejorado mucho la resistencia y la productividad del trigo. Por ejemplo, se calcula que una quinta parte de las líneas de mejora de trigo de élite en los ensayos internacionales de rendimiento del CIMMYT presentan genes de Aegilops tauschii, que aumentan su resistencia y proporcionan otros rasgos valiosos para proteger el rendimiento.
La biofortificación, es decir, el desarrollo de cultivos enriquecidos desde el punto de vista nutricional, ha dado lugar a más de 60 variedades de maíz y trigo cuyo grano ofrece una mejor calidad de proteínas o niveles más altos de micronutrientes como el zinc y la provitamina A. Las variedades de maíz y trigo biofortificadas han beneficiado a las familias de pequeños agricultores y a los consumidores de más de 20 países del África subsahariana, Asia y América Latina. Se ha demostrado que el consumo de maíz o camote enriquecidos con provitamina A reduce las deficiencias crónicas de vitamina A en los niños de África oriental y meridional. En India, los agricultores han cultivado una variedad de sorgo de alto rendimiento con niveles mejorados de hierro y zinc en el grano desde 2018 y el uso de mijo perla biofortificado con hierro ha mejorado la nutrición entre las comunidades vulnerables.
Las innovaciones en la medición de las respuestas de las plantas incluyen sistemas de teledetección, como cámaras multiespectrales y térmicas que vuelan sobre los campos de cultivo. En esta imagen de la estación experimental del CIMMYT en Obregón, México, las parcelas con estrés hídrico aparecen en verde y rojo. (Foto: CIMMYT y el Instituto de Agricultura Sostenible)
El futuro
Los mejoradores de cultivos han sentado las bases para llevar a cabo la selección genómica. Este enfoque aprovecha los marcadores moleculares de bajo costo que abarcan todo el genoma para analizar grandes poblaciones y permitir a los científicos predecir el valor de determinadas líneas de mejoramiento y cruces para acelerar las ganancias, especialmente para mejorar los rasgos genéticamente complejos.
El mejoramiento acelerado utiliza la duración del día prolongada artificialmente, las temperaturas controladas, la selección genómica, la ciencia de los datos, las herramientas de inteligencia artificial y la tecnología avanzada para registrar la información de las plantas —también llamada fenotipificación— para hacer el mejoramiento más rápido y eficiente. Una instalación de mejoramiento acelerado del trigo del CIMMYT cuenta con un invernadero con iluminación especializada, temperaturas controladas y otros elementos especiales que permitirán cultivar cuatro ciclos —o generaciones— al año, en lugar de sólo dos ciclos con los ensayos de campo normales. Las instalaciones de mejoramiento acelerado apresuran el desarrollo de variedades productivas y robustas por parte de los programas de investigación de cultivos en todo el mundo.
Análisis y gestión de datos: El cultivo y la evaluación de cientos de miles de plantas en diversos ensayos a través de múltiples sitios cada temporada genera enormes volúmenes de datos que los mejoradores deben examinar, integrar y analizar para informar las decisiones, especialmente sobre qué líneas cruzar y qué poblaciones descartar o avanzar. Las nuevas herramientas informáticas, como el Enterprise Breeding System, ayudarán a los científicos a gestionar, analizar y aplicar los grandes datos procedentes de los estudios genómicos, de campo y de laboratorio.
Seguir a los líderes: Impulsadas por la competencia y la búsqueda de beneficios, las empresas privadas que comercializan semillas y otros productos agrícolas suelen estar a la vanguardia de las innovaciones en materia de mejora genética. La iniciativa Excelencia en el Mejoramiento (EiB, en inglés) del CGIAR está ayudando a los programas de mejoramiento que atienden a los agricultores de los países de ingresos bajos y medios a adoptar las mejores prácticas adecuadas de las empresas privadas, incluidos los enfoques basados en marcadores moleculares, la mecanización estratégica, la digitalización y el uso de grandes datos para impulsar la toma de decisiones. El fitomejoramiento moderno comienza por garantizar que las nuevas variedades producidas se ajusten a lo que los agricultores y los consumidores quieren y necesitan.
Foto de portada: Estación experimental del CIMMYT en Toluca, México. Situada en un valle a 2.630 metros sobre el nivel del mar, con un clima fresco y húmedo, es el lugar ideal para seleccionar materiales de trigo resistentes a enfermedades foliares, como la roya del trigo. El fitomejoramiento convencional implica la selección entre cientos de miles de plantas procedentes de cruces a lo largo de muchas generaciones, y requiere amplias y costosas instalaciones de campo, de selección y de laboratorio. (Foto: Alfonso Cortés/CIMMYT)
Al mismo tiempo, es probable que el cambio climático haya ralentizado los avances en la obtención de trigo de alto rendimiento y adaptación amplia, según el nuevo estudio, publicado recientemente en Nature Plants.
«Los mejoradores suelen ser optimistas y pasan por alto muchos factores del cambio climático a la hora de seleccionar», afirma Matthew Reynolds, fisiólogo de trigo del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y coautor de la publicación. «Nuestros hallazgos socavan este optimismo y muestran que la interacción amplificada de las líneas de trigo con el medio ambiente debido al cambio climático ha dificultado a los mejoradores la identificación de líneas destacadas y ampliamente adaptadas.»
¿Qué dicen 10 millones de datos a los científicos?
Cada año, durante casi medio siglo, los mejoradores de trigo que participan en la Red Internacional de Mejoramiento de Trigo (IWIN), dirigida por el CIMMYT, han probado aproximadamente 1.000 nuevas líneas y variedades experimentales de trigo en unos 700 campos de más de 90 países.
Las líneas prometedoras son adoptadas por los programas de mejora del trigo en todo el mundo, mientras que los datos de los ensayos se utilizan para guiar la mejora global y otras investigaciones críticas sobre el trigo, explicó Wei Xiong, modelador/fisiólogo de cultivos del CIMMYT con sede en China y autor principal del nuevo artículo.
«Hasta la fecha, esta red mundial de ensayos ha recogido más de 10 millones de puntos de datos, al tiempo que ha proporcionado germoplasma de trigo cuyo valor se estima en varios miles de millones de dólares anuales en productividad adicional a cientos de millones de agricultores de los países menos desarrollados», dijo Xiong.
Xiong y sus colegas analizaron las «interacciones cruzadas» —cambios en las clasificaciones relativas de los pares de líneas de trigo— en 38 años de datos de cuatro tipos de ensayos de cultivo de trigo, buscando hasta qué punto el cambio climático o los avances en el cultivo han cambiado esas clasificaciones. Dos de los ensayos cuyos datos examinaron se centraron en el rendimiento del trigo harinero y del trigo duro, mientras que los otros dos evaluaron el rendimiento de las líneas de trigo bajo altas temperaturas y en entornos semiáridos, respectivamente.
Además de aumentar el rendimiento, los mejoradores de trigo están dotando al cultivo de una mayor resistencia al aumento de las temperaturas.
«Descubrimos que los climas más cálidos y erráticos desde la década de 1980 han incrementado los cambios de clasificación en el mejoramiento de trigo a nivel mundial hasta en un 15%», dijo Xiong. «Esto ha dificultado a los mejoradores la identificación de líneas superiores, ampliamente adaptadas, e incluso ha llevado a los científicos a descartar líneas potencialmente útiles».
Por el contrario, los cultivares de trigo que surgen del mejoramiento para la tolerancia al estrés ambiental, en particular el calor, están mostrando rendimientos sustancialmente más estables a través de una serie de entornos y fomentando la adaptación del trigo a los climas actuales, más cálidos, al tiempo que abren oportunidades para ganancias genéticas mayores y más rápidas en el futuro, según el estudio.
Investigaciones anteriores han demostrado que las variedades modernas de trigo no sólo aumentan los rendimientos máximos, sino que también garantizan rendimientos más fiables, un beneficio que añade millones de dólares cada año a los ingresos agrícolas en los países en desarrollo y reduce en gran medida el riesgo de los agricultores.
«Entre otras cosas, nuestras conclusiones abogan por una mejora y pruebas del trigo más específicas para hacer frente a unas condiciones agrícolas rápidamente cambiantes e imprevisibles», añadió Reynolds.
Los hallazgos, publicados en Nature Food, extienden muchos beneficios potenciales a los programas nacionales de mejoramiento, incluyendo variedades de trigo mejor equipadas para prosperar en condiciones ambientales cambiantes. Esta investigación fue dirigida por Sukhwinder Singh, del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), en el marco del proyecto Seeds of Discovery.
Desde la llegada de las prácticas modernas de mejora de los cultivos, se ha producido un cuello de botella de la diversidad genética, porque muchos programas nacionales de mejora del trigo utilizan las mismas variedades en su programa de cruces como fuente «élite». Esta práctica disminuye la diversidad genética, poniendo más zonas de trigo en riesgo de sufrir patógenos y factores de estrés ambiental, que ahora se ven exacerbados por un clima cambiante. A medida que la población mundial crece, las perturbaciones del suministro mundial de trigo tienen consecuencias más generalizadas.
El equipo de investigación planteó la hipótesis de que muchas accesiones de trigo de los bancos de germoplasma —grupos de material vegetal relacionado de una misma especie recolectado en un momento dado en un lugar concreto— presentan rasgos útiles para que los programas nacionales de mejoramiento los empleen en sus esfuerzos por diversificar sus programas de mejoramiento.
«Los bancos de germoplasma albergan muchas accesiones diversas de variedades locales de trigo y especies silvestres con rasgos beneficiosos, pero hasta hace poco no se había explorado todo el alcance de la diversidad y miles de accesiones han permanecido en los estantes. Nuestra investigación se centra en los rasgos beneficiosos de estas variedades a través de la cartografía del genoma y luego podemos entregarlos a los programas de mejora de todo el mundo», dijo Singh.
Los enfoques adoptados actualmente para introducir genes beneficiosos externos en los cultivares de élite de los programas de mejoramiento requieren una cantidad considerable de tiempo y dinero. «El mejoramiento del trigo desde una perspectiva nacional es una carrera contra los patógenos y otras amenazas abióticas», dijo Deepmala Sehgal, coautor y genetista de trigo en el programa global de trigo del CIMMYT. «Cualquier disminución del tiempo para probar y liberar una variedad tiene un enorme impacto positivo en los programas de mejoramiento».
Deepmala Sehgal muestra las líneas LTP que se utilizan actualmente en las líneas de rasgos del CIMMYT en la estación experimental de Toluca, México, para la introgresión de nuevos alelos exóticos específicos en líneas de nuevo desarrollo. (Foto: CIMMYT)
Tomando en cuenta la biodiversidad genética
Los resultados se basan en la investigación realizada a través del proyecto Seeds of Discovery, que caracterizó genéticamente casi 80.000 muestras de trigo de los bancos de semillas del CIMMYT y del Centro Internacional de Investigación Agrícola en Zonas Áridas (ICARDA en inglés).
En primer lugar, el equipo llevó a cabo un amplio metaestudio de los recursos genéticos de las variedades de trigo silvestre conservadas en los bancos de germoplasma para crear un catálogo de rasgos mejorados.
«Nuestra cartografía genética», dijo Singh, «identifica los rasgos beneficiosos para que los programas de mejoramiento no tengan que buscar la proverbial aguja en el pajar». Gracias al esfuerzo de colaboración del equipo de investigación, pudimos examinar un número de genomas mucho mayor que el que podría tener un solo programa de mejoramiento.»
Después, el equipo desarrolló un método de cruce estratégico a tres bandas entre 366 accesiones del banco de germoplasma y las mejores variedades de élite históricas para reducir el tiempo entre la introducción original y el despliegue de una variedad mejorada.
Sukhwinder Singh (segundo por la izquierda) selecciona las líneas de premejoramiento de mayor rendimiento en la India. (Foto: CIMMYT)
Impacto mundial
Los programas nacionales de mejoramiento genético pueden utilizar la diversa gama de germoplasma para realizar nuevos cruces o pueden evaluar el germoplasma en ensayos de rendimiento en sus propios entornos.
El nuevo germoplasma se está probando en las principales zonas productoras de trigo, como India, Kenia, México y Pakistán. En México, muchas de las líneas mostraron una mayor resistencia a los estreses abióticos; muchas de las líneas probadas en Pakistán mostraron una mayor resistencia a las enfermedades; y en la India, muchas de las líneas probadas forman ahora parte del sistema nacional de liberación de cultivares. En total, los programas nacionales de mejoramiento genético han adoptado 95 líneas para sus programas de mejoramiento específicos y siete líneas están siendo sometidas a ensayos varietales.
«Este es el primer esfuerzo de este tipo en el que el trabajo de premejoramiento a gran escala no sólo han mejorado la comprensión de las huellas del genoma exótico en el trigo harinero, sino que también han proporcionado soluciones prácticas a los mejoradores», dijo Sehgal. «Este trabajo también ha aportado líneas de preselección a las líneas de rasgos dentro de los programas nacionales de mejoramiento».
En la actualidad, muchas de estas líneas se están utilizando en líneas de rasgos en el CIMMYT para introducir estas nuevas regiones genómicas en líneas de élite avanzadas. Los investigadores están colaborando con fisiólogos del programa global de trigo del CIMMYT para diseccionar cualquier mecanismo fisiológico subyacente asociado a los hallazgos del equipo de investigación.
«Nuestra investigación supone un gran avance en la aportación de la variación del banco de germoplasma a los programas nacionales de mejora», explicó Singh. «Lo más significativo es que este estudio arroja luz sobre la importancia de las colaboraciones internacionales para sacar productos exitosos y nuevos métodos y conocimientos para identificar contribuciones útiles en las líneas de élite».
Foto de portada: Un investigador sostiene una planta de Aegilops neglecta, un pariente del trigo silvestre. Aproximadamente cada 20 años, el CIMMYT regenera parientes silvestres del trigo en invernaderos, para disponer de suficientes semillas sanas y viables para su distribución cuando sea necesario. (Foto: Rocío Quiroz/CIMMYT)
