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Otorgan premio internacional a científicos mexicanos por sus contribuciones al mejoramiento de trigo

Julio Huerta en parcelas experimentales del CIMMYT, en Texcoco, Estado de México. (Foto: Francisco Alarcón/CIMMYT)
Julio Huerta en parcelas experimentales del CIMMYT, en Texcoco, Estado de México. (Foto: Francisco Alarcón/CIMMYT)

Un equipo de especialistas del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) liderado por Julio Huerta Espino, especialista en trigo y recursos genéticos, recibió este 9 de septiembre el premio Gene Stewardship 2022, otorgado por la Borlaug Global Rust Iniciative (BGRI) como reconocimiento a las contribuciones de equipos de investigadores a la seguridad alimentaria mediante el mejoramiento de trigo. 

El comité dictaminador, integrado por especialistas de diversas universidades e institutos alrededor del mundo, refirió que el equipo liderado por el doctor Huerta se hizo acreedor a la distinción por su contribución a largo plazo al cultivo de trigo mexicano y sus esfuerzos para expandir los impactos en todo el mundo al mejorar la resistencia a la roya. El hecho de que, desde 1994 en México, el gen de resistencia a la roya con el que ha trabajado el equipo galardonado no ha presentado fallas, constituye un logro notable que ha beneficiado a millones de productores.

El trabajo de Julio Huerta y el equipo que encabeza se ha centrado en la investigación y el mejoramiento de la resistencia a la roya de la hoja y ha conducido a la liberación de muchas variedades resistentes que han propiciado la estabilización de esta enfermedad en el trigo harinero, contribuyendo además a los ingresos de los productores y al cuidado del medioambiente, ya que estas variedades no requieren aplicaciones de fungicidas.

Además, el trabajo que el equipo del INIFAP y el CIMMYT ha desarrollado por décadas ha facilitado el despliegue de variedades de trigo resistentes para frenar la propagación de la enfermedad en Asia y evitar grandes epidemias de roya del tallo en Kenia y Etiopía —mediante las alianzas con la Organización para la Agricultura y la Ganadería de Kenia (KALRO) y el Instituto Etíope de Investigación Agrícola (EIAR)—. 

Julio Huerta, patólogo experto en royas del INIFAP, ha sido hospedado como científico adjunto por el CIMMYT desde finales de la década de los noventa. Al recibir el premio, el especialista extendió el reconocimiento a todo el equipo de ambas instituciones con el que ha trabajado: “Este es un reconocimiento a la labor de muchos años y, por supuesto, es muy importante recalcar que es el trabajo conjunto de INIFAP-CIMMYT. Siempre ha habido una relación muy estrecha entre estas instituciones y la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural. Eso le ha dado la fortaleza al programa de trigo mexicano”. 

“Las variedades resistentes son el producto final de un proceso científico que termina en manos de los productores. Este premio se otorga precisamente por mantener alejadas de los campos de los agricultores enfermedades como la roya. Desde 1960 a la fecha no se ha reportado roya del tallo en México y eso es muy importante porque hemos estado a la vanguardia en el estudio tanto el patógeno como de los genes de resistencia que se han incorporado en esas variedades. Entonces es un reconocimiento a la parte científica que es el mejoramiento, y a la parte práctica que es la liberación de las variedades y su cultivo entre los agricultores”.  

Julio Huerta reconoció que, aunque se han logrado controlar las royas o chahuistles en México, han surgido nuevos retos para los mejoradores de trigo: “Cada vez existen nuevos retos. No solo hay otros lugares en el mundo en donde debemos prestar atención, ahora vienen los retos de liberar variedades con tolerancia a sequía, con tolerancia al calor. Un reto importante es la falta de agua en distintas regiones, así que debemos seguir pensando en producir más trigo con menos agua. Y si el cambio climático propicia un aumento de la temperatura, debemos buscar trigo que se desarrolle bien bajo las nuevas condiciones”. 

El investigador recalcó que también existen otros retos relacionados con la producción del trigo y que, aunque los científicos están considerando distintas vías para obtener variedades que requieran una menor cantidad de fertilizante nitrogenado o que sean más eficientes en su aprovechamiento, “hay que pensar en trigo más sustentable, eso requiere de un mejor manejo del agua y los fertilizantes”, señaló. 

En ediciones anteriores el galardón se ha otorgado a equipos de científicos de Canadá, Estados Unidos, India, Kenia, Etiopía, Australia y Nepal. En este sentido, el premio otorgado al equipo mexicano es también un reconocimiento a la excelencia en ciencia y a la investigación colaborativa desarrollada en el país, la cual brinda esperanzas sobre la posibilidad de que el mejoramiento de la resistencia a una roya conduzca al mismo resultado para todas las royas del trigo. Por ahora, los genes de resistencia a la roya identificados durante décadas por el equipo galardonado brindan confianza a los principales laboratorios de genética molecular del trigo en todo el mundo. 

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Ravi Singh recibe el Premio a la Trayectoria del BGRI

El científico del CIMMYT Ravi Singh realiza una investigación en un campo de trigo. (Foto: BGRI)
El científico del CIMMYT Ravi Singh realiza una investigación en un campo de trigo. (Foto: BGRI)

El fitomejorador de renombre mundial Ravi Singh, cuyas variedades de trigo de élite redujeron el riesgo de una pandemia mundial y ahora alimentan a cientos de millones de personas en todo el mundo, ha sido anunciado como ganador del Premio a la Trayectoria de la Iniciativa Mundial Borlaug Contra la Roya (BGRI por sus siglas en inglés) de 2021.

Singh, científico distinguido y jefe de Mejoramiento Global del Trigo en el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), dotó durante su carrera a cientos de variedades modernas de trigo de una resistencia duradera a los patógenos fúngicos que causan la roya de la hoja, la roya del tallo, la roya amarilla y otras enfermedades. Sus esfuerzos científicos protegen al trigo de nuevas razas de algunas de las enfermedades más antiguas y devastadoras de la agricultura, salvaguardan los medios de vida de los pequeños agricultores de las zonas más vulnerables del mundo y mejoran la seguridad alimentaria de los miles de millones de personas cuya nutrición diaria depende del consumo de trigo.

«Las innovaciones de Ravi como líder científico no sólo hicieron posible la Iniciativa Mundial Borlaug Contra la Roya, dirigida por la Universidad de Cornell, sino que sus innovaciones en materia de fitomejoramiento son las principales responsables del gran éxito del BGRI», dijo Ronnie Coffman, vicepresidente del BGRI y profesor internacional de desarrollo global en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Cornell. «Tal vez más que ninguna otra persona, Ravi ha impulsado el objetivo de Norman Borlaug y del BGRI de que mantengamos la comunidad científica mundial del trigo y continuemos la tarea crucial de trabajar juntos a través de las fronteras internacionales para la seguridad del trigo».

A principios de la década de 2000, cuando una raza de roya muy virulenta descubierta en África oriental amenazó la mayor parte del trigo mundial, Singh asumió un papel de liderazgo clave en la formación de una coalición científica mundial para combatir la amenaza. Junto con Borlaug, Coffman y otros científicos, formó parte de un grupo de expertos en el informe fundamental que alertaba a la comunidad internacional sobre el brote de Ug99 y sus posibles repercusiones en la seguridad alimentaria mundial. Esa alarma impulsó la creación del BGRI y el esfuerzo de colaboración internacional para detener el Ug99 antes de que pudiera arraigar a escala mundial.

Como líder del objetivo científico de los proyectos del BGRI «Resistencia duradera a la roya del trigo» y «Ganancia genética en el trigo«, Singh dirigió los esfuerzos para generar y compartir una serie de líneas de trigo de élite con resistencia duradera a las tres royas. Los resultados obtenidos desde 2008 incluyen la resistencia a las 12 razas del linaje Ug99 y a las nuevas razas del hongo de la roya amarilla, tolerantes a las altas temperaturas, que habían ido evolucionando y extendiéndose por todo el mundo desde principios del siglo XXI.

«Gracias a la visión y a la ciencia aplicada de Ravi Singh, se ha evitado la grave amenaza mundial del Ug99 y de otras royas, cumpliendo los fervientes deseos del Dr. Borlaug de mantener el crecimiento de la productividad del trigo, y contribuyendo a los beneficios económicos y medioambientales de la reducción del uso de fungicidas», dijo Coffman. «El innovador equipo de investigación de Ravi en el CIMMYT ofreció recursos globales cruciales para detener la propagación del Ug99 y evitar la catástrofe humana que habría resultado».

Singh, un innovador mejorador de trigo conocido por sus inagotables conocimientos y su atención a los detalles genéticos, ayudó a establecer la práctica de «piramidar» múltiples genes de resistencia a la roya en una sola variedad para conferirle inmunidad. Esta práctica de añadir una resistencia compleja de forma que dificulte a los patógenos en evolución superar las nuevas variedades de trigo constituye ahora la columna vertebral de la mejora de la resistencia a la roya en el CIMMYT y en otros programas nacionales.

Ravi Singh (centro) con Norman Borlaug (izquierda) y Hans Braun en los campos de trigo de la estación experimental del CIMMYT en Ciudad Obregón en Sonora, México. (Foto: CIMMYT)
Ravi Singh (centro) con Norman Borlaug (izquierda) y Hans Braun en los campos de trigo de la estación experimental del CIMMYT en Ciudad Obregón en Sonora, México. (Foto: CIMMYT)

El campeón mundial de la resistencia duradera

Ravi se incorporó al CIMMYT en 1983 y su supervisor, mentor y amigo, el fallecido Premio Mundial de la Alimentación Sanjaya Rajaram, le encargó que desarrollara líneas de trigo con resistencia duradera, dijo Hans Braun, antiguo director del Programa Global de Trigo del CIMMYT.

«Ravi realizó este minucioso trabajo —para combinar genes de resistencia recesiva— durante dos décadas como genetista de la roya y, como líder del Programa Global de Trigo de Primavera del CIMMYT, los transfirió a gran escala a líneas de élite que ahora se cultivan en todo el mundo», dijo Braun. «Gracias a Ravi y sus colegas, no ha habido ninguna epidemia importante de roya en el Sur Global durante años, una piedra angular para la seguridad global del trigo».

Alison Bentley, Directora del Programa Global de Trigo del CIMMYT, dijo que «sobre la base del excepcional trabajo de Ravi a lo largo de su carrera, el despliegue de la resistencia duradera a la roya en el germoplasma de trigo ampliamente adaptado sigue siendo una base de la estrategia de mejoramiento del trigo del CIMMYT.»

Venerado por su determinación y ética de trabajo a lo largo de su carrera, Singh ha contribuido al desarrollo de 649 variedades de trigo liberadas en 48 países, trabajando estrechamente con científicos de programas nacionales de trigo en el Sur Global. Esas variedades se siembran hoy en unos 30 millones de hectáreas anuales en casi todos los países productores de trigo del sur y el oeste de Asia, África y América Latina. De estas variedades, 224 se desarrollaron directamente bajo su dirección y se cultivan en unos 10 millones de hectáreas cada año.

A lo largo de su carrera, Singh ha sido autor de 328 artículos y revisiones en revistas especializadas, 32 capítulos de libros y publicaciones de extensión, y más de 80 presentaciones en simposios. Se encuentra regularmente entre el 1% de los investigadores más citados. El equipo del CIMMYT que Singh dirige identificó y designó 22 genes en el trigo para la resistencia o la tolerancia a la roya del tallo, la roya de la hoja, la roya amarilla, el oídio, el virus del enanismo amarillo de la cebada y el brusone del trigo, además de caracterizar otras localizaciones importantes del genoma del trigo que contribuyen a la resistencia duradera en el trigo.

El impacto de Singh como fitomejorador y administrador de recursos genéticos en las últimas cuatro décadas ha sido extraordinario, según Braun: «Ravi Singh puede ser llamado definitivamente el campeón mundial de la resistencia duradera».

Este artículo de Matt Hayes se publicó originalmente en el sitio web del BGRI.

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¿Puedes ayudar a dar forma al futuro de la detección de enfermedades vegetales?

La Inteligencia Artificial (IA) y el Aprendizaje Automático (AM) se aplican cada vez más en una amplia gama de disciplinas. Muchos aspectos de nuestra vida y nuestro trabajo se benefician ahora de estas tecnologías. El reconocimiento de enfermedades, tanto humanas como vegetales, no es una excepción. Las técnicas de IA/ML, cada vez más potentes, están abriendo interesantes oportunidades para mejorar la vigilancia, el seguimiento y la alerta temprana de las amenazas de enfermedades.

Científicos de la Penn State University/PlantVillage, en colaboración con centros del CGIAR, la FAO y socios nacionales, están a la vanguardia del desarrollo de la tecnología de IA/ML aplicada al reconocimiento de plagas y enfermedades en los cultivos. El desarrollo de la aplicación móvil «PlantVillage Nuru» ha proporcionado una herramienta automatizada de diagnóstico de enfermedades precisa y sencilla que puede ser utilizada por personas no expertas, incluidos los agricultores. Un artículo publicado recientemente en Frontiers of Plant Science demostró que Nuru podía diagnosticar los síntomas de las enfermedades de la yuca con mayor precisión que los agentes de extensión agrícola o los agricultores.

«El valor de herramientas como PlantVillage Nuru es que podemos aumentar en gran medida la cobertura y la velocidad de la vigilancia», dice el científico del CIMMYT y experto en vigilancia de enfermedades Dave Hodson. «Los patólogos sólo pueden visitar un número limitado de campos en momentos determinados de la temporada. Con herramientas como Nuru, los agentes de extensión y los agricultores pueden contribuir a los estudios de campo. Esto puede dar lugar a una detección mucho más rápida de los brotes de enfermedades, a una mejor alerta temprana y a mayores posibilidades de control».

Los nuevos avances en la tecnología de IA/ML prometen ahora mejoras aún mayores en estas herramientas ya potentes. Los científicos del CIMMYT llevan mucho tiempo colaborando con el grupo de PlantVillage, trabajando para intentar desarrollar diagnósticos mejorados de importantes enfermedades del trigo, como la roya y el brusone. Ya se han hecho progresos considerables en el desarrollo de diagnósticos automatizados para las enfermedades del trigo, pero la introducción de técnicas avanzadas de segmentación de imágenes y de mosaico promete ser un gran salto adelante.

«Los avances en informática son constantes y esto puede beneficiar a la misión del CGIAR y de PlantVillage», explica David Hughes, titular de la Cátedra Dorothy Foehr Huck y J. Lloyd Huck de Seguridad Alimentaria Mundial en Penn State y fundador de PlantVillage.

«Las técnicas de segmentación de imágenes y de mosaico son un gran ejemplo. Antes requerían requisitos informáticos intensivos. Ahora, gracias a los avances de la informática, estas potentes técnicas son cada vez más accesibles y pueden aplicarse a problemas de enfermedades vegetales, como la roya del trigo.»

Mediante el uso de estas técnicas de segmentación de imágenes y de creación de mosaicos, los desarrolladores de PlantVillage están viendo una importante mejora en la capacidad de detectar automáticamente y con precisión las royas del trigo a partir de fotos in situ. «No podíamos identificar las royas con los enfoques anteriores, pero esta herramienta de segmentación y mosaico cambia las reglas del juego. El ordenador recorre las imágenes píxel a píxel, lo que resulta muy adecuado para enfermedades como las royas, que pueden extenderse por la hoja o el tallo de la planta. El ordenador dispone ahora de un algoritmo de búsqueda mucho más potente».

El equipo dirigido por Pete McCloskey, ingeniero jefe de inteligencia artificial de Plant Village, utilizó en realidad un proceso de varios pasos. Primero eliminaron el fondo para ayudar a la máquina a centrarse en la hoja. Posteriormente, cortaron digitalmente la hoja en segmentos para que la IA pudiera enfocar y encontrar el óxido. A continuación, se une toda la hoja y se resalta el óxido para ayudar a los humanos que trabajan en el sistema de nube PlantVillage.

Fig: Ejemplos de imágenes manuales etiquetadas a mano (filas superiores) comparadas con imágenes generadas por la IA mediante segmentación y mosaico (filas inferiores) para la roya.

Este nuevo y emocionante avance en la detección rápida y precisa de las royas del trigo en el campo necesita ahora ser validado y mejorado. Como ocurre con todas las aplicaciones de IA/ML, el número de imágenes incluidas en los modelos mejora realmente la calidad de las predicciones finales. «El éxito de cualquier modelo de aprendizaje automático se basa en la calidad y la cantidad de los datos con los que se entrena», señala McCloskey. «Por lo tanto, es fundamental obtener grandes y diversas cantidades de imágenes de alta calidad de todo el mundo para desarrollar un sistema global de reconocimiento de la roya del trigo». En este aspecto, esperamos que la comunidad mundial del trigo del CIMMYT pueda ayudar a impulsar el desarrollo de estas nuevas e interesantes herramientas.

El CIMMYT y PlantVillage esperan ampliar el actual conjunto de datos de imágenes de la roya del trigo y, como resultado, producir una herramienta de detección de enfermedades aún más valiosa y de interés público. Dado el amplio trabajo de campo realizado en los campos de trigo de todo el mundo por el personal del CIMMYT y sus socios, esperamos que usted pueda ayudarnos. Cualquier foto de royas del trigo (roya del tallo, de la raya y de la hoja) en el campo sería valiosa.

Nos gustaría tener imágenes con una hoja o tallo infectado por imagen, debe ser vertical en la imagen para que se pueda ver todo el segmento de hoja o tallo. La hoja o el tallo deben estar enfocados y centrados en la imagen. Resulta útil mantener la punta de la hoja alejada del tallo, de modo que esté extendida y plana. Lo ideal para los datos de entrenamiento es que la hoja tenga sólo un tipo de roya y ningún otro síntoma de enfermedad. Está bien que haya otras hojas/tallos/suelo/cielo en el fondo. También está bien que haya manos y otras partes del cuerpo en la imagen.

A continuación se muestran algunas imágenes de ejemplo. Cualquier imagen se puede subir aquí.

Imágenes de muestra de una variedad de royas del trigo (roya del tallo, de la raya y de la hoja) en el campo. (Fotos: CIMMYT)

Para más información, póngase en contacto con Dave Hodson, CIMMYT (d.hodson@cgiar.org) o Pete McCloskey, PlantVillage (petermccloskey1@gmail.com).

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Hans Braun recibe el prestigioso Premio Norman Borlaug por su trayectoria en la investigación del trigo

Hans-Joachim Braun, director of CIMMYT's Global Wheat Program, speaks at the 8th International Wheat Conference in 2010. Braun has dedicated nearly four decades to wheat research. (Photo: Petr Kosina/CIMMYT)
Hans-Joachim Braun, director del Programa Global de Trigo del CIMMYT, habla en la 8ª Conferencia Internacional del Trigo en 2010. Braun ha dedicado casi cuatro décadas a la investigación del trigo. (Foto: Petr Kosina/CIMMYT)

Hans Braun, director del Programa Global de Trigo en el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), recibió el Premio Norman Borlaug a la Trayectoria 2020 por casi cuatro décadas de investigación sobre trigo. Recibió el premio el 9 de octubre de 2020, durante el taller técnico virtual de la Iniciativa Mundial Borlaug Contra la Roya (BGRI por sus siglas en inglés).

“Descansamos sobre los hombros de muchas personas poderosas que nos han precedido”, dijo Ronnie Coffman, vicepresidente de BGRI, al dirigirse a una audiencia mundial de científicos y agricultores de trigo mientras entregaba el premio a cuatro personas. «Cada una de estas personas ha contribuido a la mejora del trigo y los medios de vida de los pequeños agricultores de formas importantes y duraderas».

Responsable de la dirección técnica y la implementación del Programa Global de Trigo en el CIMMYT y el Programa de Investigación de Trigo del CGIAR (WHEAT), Braun dirige y administra un equipo de 40 científicos internacionales que desarrollan germoplasma de trigo. Este germoplasma se distribuye a unos 200 cooperadores en países productores de trigo de todo el mundo y es responsable de que las variedades derivadas se cultiven en más del 50% de la superficie de trigo de primavera en los países en desarrollo.

With the Norman Borlaug Lifetime Achievement Award, the BGRI community honors four individuals who have been integral to the initiative. (Photo: BGRI)
Con el Premio Norman Borlaug a la Trayectoria, la comunidad de BGRI honra a cuatro personas que han sido parte integral de la iniciativa. (Foto: BGR

Un logro de vida

“En sus 35 años en el CIMMYT, Hans se ha familiarizado con todos los principales sistemas de cultivo basados ​​en trigo en el mundo desarrollado y en desarrollo”, dijo Coffman, quien llamó a Braun un colaborador importante y amigo cercano.

«Hans fue parte integral de los esfuerzos de BGRI para evitar que la roya Ug99 y las razas relacionadas eliminaran gran parte del 80% del trigo del mundo que era susceptible cuando se identificó por primera vez en 1999», explicó Coffman. Él “ha sido un socio integral en el desarrollo e implementación de los proyectos de Investigación de la Roya de Trigo (DRRW) y Obtención de Ganancias Genéticas en el Trigo (DGGW)”.

Braun pronunció un discurso de apertura aceptando el premio y discutiendo el brillante futuro del trigo, a pesar de los muchos desafíos que se avecinan.

“El futuro del mejoramiento del trigo en los países en desarrollo permanece bajo la responsabilidad de las organizaciones e instituciones públicas. Es primordial que compartamos germoplasma, información y conocimiento abiertamente”, dijo.

Hizo hincapié en la necesidad de «mantener al rebaño unido» y mantener asociaciones globales sólidas.

Braun también señaló la importancia de seguir mejorando el contenido nutricional, crecer dentro de los límites planetarios y tomar en serio las preferencias de los agricultores. Destacó la capacidad excepcional del CIMMYT como uno de los programas de mejoramiento de trigo más grandes e impactantes del mundo, y alentó a los socios nacionales a continuar su estrecha colaboración.

Recordó lo que Norman Borlaug le dijo en 2004, cuando se convirtió en director del Programa Global de Trigo: «Hans, tengo confianza en que puedes dirigir el programa y siempre te ayudaré».

«Me gustaría agradecer a todas las personas con las que he cooperado durante cuatro décadas y quienes contribuyeron a fortalecer el programa del CIMMYT», concluyó Hans. «Confío en que la comunidad mundial del trigo continuará desarrollando las variedades que los agricultores necesitan para alimentar a 10 mil millones».

Esta nota se publicó en el blog de BGRI y en el sitio web de WHEAT.

Para más información sobre los otros científicos distinguidos que reciben este premio y los resultados del taller técnico visite el sitio web de BGRI.

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Abriendo Camino: Mandeep Randhawa combate las enfermedades del trigo con herramientas de resistencia genética

Con la aparición continua de nuevos patógenos que amenazan la producción y la seguridad de los alimentos, el mejorador de trigo y patólogo de la roya del trigo, Mandeep Randhawa y sus colegas del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y la Organización de Investigación Agrícola y Ganadera de Kenia (KALRO por sus siglas en inglés) están trabajando incansablemente para identificar nuevas fuentes de resistencia a la roya a través de herramientas de mapeo genético y rigurosas pruebas de campo.

Dado que el trigo representa alrededor del 20% de las calorías y proteínas que consumimos en el mundo, los brotes de enfermedades pueden suponer una gran amenaza para la seguridad alimentaria mundial y el sustento de los agricultores. Las enfermedades más comunes y prevalentes son las royas del trigo — enfermedades fúngicas que el viento puede dispersar a largas distancias, lo que puede causar rápidamente epidemias devastadoras y reducir de manera drástica los rendimientos del trigo.

Para abordar el problema, Randhawa y sus colegas trabajan en el desarrollo de variedades mejoradas de trigo mediante la combinación de rasgos resistentes a las enfermedades con los de alto rendimiento, para garantizar que los agricultores puedan obtener los mejores rendimientos de trigo posibles al tiempo que evitan enfermedades.

Detección de enfermedades

Nacido en el estado indio de Punjab, Randhawa se unió al CIMMYT como becario postdoctoral en genética de resistencia a la roya del trigo en 2015. Ahora, trabaja como científico del CIMMYT y administra la plataforma de detección de la roya del tallo en Njoro, Kenia, que apoya la detección de la enfermedad de aproximadamente 50 000 líneas de trigo por año provenientes de 20 países. En los últimos 10 años, se evaluaron alrededor de 650 000 líneas de trigo para determinar la resistencia a la roya del tallo en las instalaciones.

«El enfoque principal de la plataforma es la evaluación de las líneas de trigo contra la raza de roya del tallo Ug99 y sus razas derivadas que prevalecen en África del este y sur, el Medio Oriente e Irán», explica Randhawa. Ug99 es una raza altamente virulenta de roya, descubierta por primera vez hace dos décadas en Uganda. La raza causó grandes epidemias en Kenia en 2002 y 2004.

«Las tierras altas de África del este también son un punto crítico para la roya amarilla, por lo que, a su vez, evaluamos las líneas de trigo para esta enfermedad», agrega Randhawa.

Las instalaciones apoyan un esquema de mejoramiento alternado entre el CIMMYT en México y Kenia, lo que permite a los mejoradores plantar en dos lugares, seleccionar resistencia a la roya del tallo (Ug99) y acelerar el desarrollo de líneas de trigo resistentes a enfermedades.

“La roya del trigo en general evoluciona de manera muy rápida y continuamente surgen nuevas cepas. Las variedades de trigo resistentes a la roya previamente desarrolladas pueden sucumbir a nuevas cepas virulentas, haciendo que las variedades sean susceptibles. Si los agricultores cultivan variedades susceptibles, la roya atacará esas variedades, lo que resultará en enormes pérdidas de rendimiento si no se adoptan medidas de control”, explica Randhawa.

Ayudando y compartiendo

Para Randhawa, ayudar a los agricultores es el objetivo principal. “Nuestro enfoque está en los agricultores de escasos recursos de países en vías de desarrollo. No tienen suficientes recursos para comprar el fungicida. El uso de productos químicos para controlar las enfermedades es costoso y perjudicial para el medio ambiente. De ser el caso, les proporcionamos soluciones en forma de variedades de trigo que son de alto rendimiento pero que también tienen resistencia duradera a diferentes enfermedades”.

Bajo la Iniciativa Mundial Borlaug Contra la Roya (BGRI en inglés), Randhawa y su equipo colaboran con KALRO para facilitar la transferencia de líneas de trigo prometedoras con alto potencial de rendimiento y resistencia a la roya a un canal nacional para variedades de trigo que se lanzarán pronto.

Cuando no está evaluando las enfermedades de la roya del trigo, Randhawa también organiza capacitaciones anuales sobre diagnóstico de la roya del tallo y evaluación de germoplasma para jóvenes mejoradores de trigo y patólogos de países en vías de desarrollo. Más de 220 investigadores de trigo han sido capacitados en la última década.

Mandeep Randhawa (left) talks to the participants of the 11th annual training on stem rust notetaking and germplasm evaluation. (Photo: Jerome Bossuet/CIMMYT)
Mandeep Randhawa (a la izquierda) habla con los participantes de la undécima capacitación anual sobre toma de notas de roya del tallo y evaluación de germoplasma. (Foto: Jerome Bossuet/CIMMYT)

Un agricultor de corazón

Randhawa siempre tuvo interés en la ciencia agrícola. «Inicialmente, mis padres querían que fuera médico, pero estaba más interesado en enseñar ciencias», dice. «Desde mi infancia, solía escuchar sobre el trigo y las enfermedades que afectan los cultivos del mismo, especialmente de la roya amarilla — que se llama peeli kungi en mi idioma local». Este interés de su niñez lo llevó a estudiar genética del trigo en la Universidad Agrícola de Punjab en Ludhiana, India.

Sus mentores lo alentaron a buscar un doctorado en el Instituto de Fitomejoramiento Cobbitty (PBI) de la Universidad de Sídney en Australia, que Randhawa describe como «la meca de la investigación de la roya del trigo». Caracterizó dos nuevos genes de resistencia a la roya amarilla conocidos formalmente como Yr51 y Yr57 de una raza local de trigo. También contribuyó al mapeo de un nuevo gen de resistencia a la roya del tallo de la planta adulta Sr56.

Viniendo de India, su traslado a Australia fue un momento importante en su carrera y su identidad — ahora se considera indio-australiano.

Si no se hubiera convertido en científico, Randhawa comenta que sería agricultor. «La agricultura es mi pasión, me gusta cultivar y tener una cosecha rica utilizando mi conocimiento científico y las tecnologías modernas».

En el CIMMYT, Randhawa trabaja constantemente en la identificación y caracterización de nuevas fuentes de resistencia a la roya. “Tratar con diferentes tipos de desafíos en el campo de trigo es lo que me mantiene alerta. Nuevas razas de enfermedades están emergiendo continuamente. Como las plagas y los patógenos no tienen límites, debemos trabajar de la mano para desarrollar herramientas y tecnologías para combatir las plagas y los patógenos que evolucionan rápidamente”, dice Randhawa.

Él reconoce a su mentor Ravi Singh, científico y jefe global de mejoramiento de trigo en el CIMMYT, por motivarlo a continuar su labor. «Los esfuerzos incansables y los pensamientos enérgicos de mi gurú profesional, el Dr. Ravi Singh, me inspiran y me impulsan a lograr mis objetivos de investigación».

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Soluciones agrícolas para afrontar la crisis climática

Más de 11 000 científicos firmaron un informe reciente que muestra que el planeta Tierra se enfrenta a una emergencia climática y las Naciones Unidas advirtieron que el mundo está en camino a un aumento de 3.2 grados para 2100, incluso si se cumplen los compromisos del Acuerdo de París 2015.

La agricultura, la silvicultura y el cambio en el uso del suelo están implicados en aproximadamente una cuarta parte de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero.

La agricultura también ofrece oportunidades para mitigar el cambio climático y ayudar a los agricultores, en particular a los pequeños productores en las economías en desarrollo y emergentes que han sido los más afectados por el clima cálido y la reducción de las precipitaciones más erráticas.

La mayor parte del trabajo del CIMMYT se relaciona con el cambio climático, lo que ayuda a los agricultores a adaptarse a las crisis mientras satisface la creciente demanda de alimentos y, cuando es posible, reduce las emisiones.

Family farmer Geofrey Kurgat (center) with his mother Elice Tole (left) and his nephew Ronny Kiprotich in their 1-acre field of Korongo wheat near Belbur, Nukuru, Kenya. (Photo: Peter Lowe/CIMMYT)
El agricultor familiar Geofrey Kurgat (al centro) con su madre Elice Tole (a la izquierda) y su sobrino Ronny Kiprotich en su campo de trigo de Korongo cerca de Belbur, Nukuru, Kenia. (Foto: Peter Lowe/CIMMYT)

Cultivos resistentes al clima y prácticas agrícolas

53 millones de personas se benefician del maíz tolerante a la sequía. Las variedades de maíz tolerantes a la sequía desarrolladas mediante el mejoramiento convencional proporcionan al menos un 25% más de grano que otras variedades en condiciones secas en el África subsahariana — esto representa hasta 1 tonelada por hectárea más de grano en promedio. Estas variedades ahora se cultivan en casi 2.5 millones de hectáreas, beneficiando a unos 6 millones de hogares o 53 millones de personas en el continente. Un estudio muestra que el maíz tolerante a la sequía puede proporcionar a las familias de agricultores de Zimbabue 9 meses adicionales de alimentos sin costo adicional. La mayor productividad se genera cuando estas variedades se desarrollan con labranza reducida o cero y manteniendo residuos de cultivo en el suelo, como se demostró en el sur de África durante la sequía de El Niño de 2015 a 2016. Finalmente, la tolerancia del maíz a las altas temperaturas en combinación con la tolerancia a la sequía tiene un beneficio de al menos el doble que cualquier otro rasgo.

Los rendimientos de trigo aumentan en ambientes difíciles. Casi dos décadas de datos de 740 ubicaciones en más de 60 países muestran que el mejoramiento del CIMMYT está aumentando los rendimientos de trigo en casi un 2% cada año, es decir, unos 38 kilogramos por hectárea más al año durante casi 20 años, en condiciones secas o difíciles. Esto se debe en parte al uso de líneas y cruces tolerantes a la sequía con pastos silvestres que aumentan la resistencia del trigo. Un consorcio internacional está aplicando ciencia de vanguardia para desarrollar trigo resistente al clima. Tres líneas de trigo tolerantes al calor y la sequía de este trabajo están ayudando a los agricultores en Pakistán, una potencia de trigo que enfrenta temperaturas crecientes y condiciones más secas; la línea más popular se cultivó en aproximadamente 40 000 hectáreas en 2018.

Gestión de suelos y fertilizantes climáticamente inteligente. Las rotaciones de arroz y trigo son el sistema agrícola predominante en más de 13 millones de hectáreas en las llanuras indogangéticas del sur de Asia, proporcionando alimentos y medios de subsistencia a cientos de millones de personas. Si los agricultores de la India solo ajustaran las dosis de fertilizantes para cultivos utilizando las tecnologías disponibles, como teléfonos celulares y sensores de fotosíntesis, cada año podrían producir cerca de 14 millones de toneladas más de granos, ahorrar 1.4 millones de toneladas de fertilizantes y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero equivalentes a CO2 en 5.3 millones de toneladas. Los científicos han estudiado y promovido ampliamente tales prácticas, al igual que el uso de la siembra directa sin labranza y manteniendo los residuos de los cultivos en el suelo, métodos de cultivo que ayudan a capturar y retener el carbono y pueden ahorrar hasta una tonelada de emisiones de CO2 por hectárea en cada ciclo de cultivo. Asesorados por investigadores del CIMMYT, los funcionarios estatales de la India que buscan reducir la contaminación estacional en Nueva Delhi y otras ciudades han implementado medidas políticas para frenar la quema en los campos de arroz en el norte de la India mediante el uso generalizado de la labranza cero.

Farmers going home for breakfast in Motoko district, Zimbabwe. (Photo: Peter Lowe/CIMMYT)
Los agricultores van a casa a desayunar en el distrito de Motoko, Zimbabue. (Foto: Peter Lowe/CIMMYT)

Medición de los impactos y ahorros del cambio climático

En un estudio histórico que involucró a fisiólogos del trigo del CIMMYT y subrayó los impactos nutricionales del cambio climático, se descubrió que el aumento del CO2 atmosférico reduce el contenido de proteína del grano de trigo. Dado el papel del trigo como fuente clave de proteínas en las dietas de millones de personas de escasos recursos, los resultados muestran la necesidad de mejoramiento y otras medidas para abordar este efecto.

Los científicos del CIMMYT están ideando enfoques para medir las reservas de carbono orgánico en los suelos. El carbono almacenado mejora la resistencia y la fertilidad del suelo y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. Su investigación también proporciona la base para un nuevo sistema global de información del suelo y para evaluar la efectividad de las prácticas de manejo de cultivos que conservan los recursos.

CIMMYT scientist Francisco Pinto operates a drone over wheat plots at CIMMYT's experimental station in Ciudad Obregon, Mexico. (Photo: Alfonso Cortés/CIMMYT)
El científico del CIMMYT, Francisco Pinto, opera un dron sobre parcelas de trigo en la estación experimental del CIMMYT en Ciudad Obregón, México. (Foto: Alfonso Cortés/CIMMYT)

Manejo de plagas y enfermedades

El aumento de las temperaturas y el cambio de las precipitaciones están causando la aparición y propagación de nuevas enfermedades mortales de los cultivos y plagas de insectos. Los socios de investigación en todo el mundo están ayudando a los agricultores a ganar ventaja al monitorear y compartir información sobre los movimientos de patógenos y plagas, al difundir medidas de control y fomentar el acceso oportuno a los fungicidas y pesticidas, y al desarrollar variedades de maíz y trigo que presentan resistencia genética a estos organismos.

Los virus y las larvas de la polilla atacan el maíz. La acción rápida y coordinada entre las instituciones públicas y privadas en África subsahariana ha evitado un desastre de seguridad alimentaria al contener la propagación de la necrosis letal del maíz, que apareció en Kenia en 2011 y se trasladó rápidamente a los campos de maíz en toda la región. Las medidas han incluido el desarrollo de capacidades con compañías de semillas, extensionistas y agricultores, y el desarrollo de nuevos híbridos de maíz resistentes a las enfermedades.

El insecto conocido como gusano cogollero llegó a África en 2016, se extendió rápidamente por casi todos los campos de maíz del continente y actualmente se extiende en Asia. Los consorcios regionales e internacionales están combatiendo la plaga con orientación sobre el manejo integrado de plagas, capacitaciones organizadas y videos para apoyar a los pequeños agricultores, al igual que con las variedades de maíz mejorado que pueden resistir, en parte, al gusano cogollero.

Nuevas enfermedades fúngicas amenazan las cosechas mundiales de trigo. La raza Ug99 surgió en África oriental a fines de la década de 1990 y generó 13 nuevas cepas que finalmente aparecieron en 13 países de África y más allá. Además de la adversidad del trigo, una enfermedad devastadora en las Américas conocida como «brusone de trigo» apareció repentinamente en Bangladesh en 2016, causando pérdidas de cosechas de trigo de hasta un 30% en una gran área y amenazando con moverse rápidamente por las vastas tierras de trigo del sur de Asia.

En ambos casos, las respuestas internacionales rápidas, como la Iniciativa global Borlaug contra la roya, han podido controlar y caracterizar las enfermedades y, especialmente, desarrollar y desplegar variedades de trigo resistentes.

A community volunteer of an agricultural cooperative (left) uses the Plantix smartphone app to help a farmer diagnose pests in his maize field in Bardiya district, Nepal. (Photo: Bandana Pradhan/CIMMYT)
Un voluntario comunitario de una cooperativa agrícola (a la izquierda) utiliza la aplicación para teléfonos inteligentes Plantix para ayudar a un agricultor a diagnosticar plagas en su campo de maíz en el distrito de Bardiya, Nepal. (Foto: Bandana Pradhan/CIMMYT)

Socios y patrocinadores de la investigación climática del CIMMYT

El CIMMYT, líder mundial en investigación de maíz y trigo financiado con fondos públicos y sistemas agrícolas relacionados, es miembro del CGIAR y lidera el Programa de Investigación del CGIAR sobre Cambio Climático, Agricultura y Seguridad Alimentaria (CCAFS en inglés).

El CIMMYT recibe apoyo para la investigación relacionada con el cambio climático de gobiernos nacionales, fundaciones, bancos de desarrollo y otras agencias públicas y privadas. Los principales financiadores incluyen los Programas y Plataformas de Investigación del CGIAR, la Fundación Bill & Melinda Gates, la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural de México (SADER), la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), el Departamento para el Desarrollo Internacional del Reino Unido (DFID), el Centro Australiano para la Investigación Agrícola Internacional (ACIAR), la Universidad de Cornell, Agencia de Cooperación Alemana (GIZ), el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas del Reino Unido (BBSRC) y los contribuyentes del Fondo del CGIAR.

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El kit MARPLE acelera el diagnóstico de la roya del trigo en Etiopía

 

El kit de diagnóstico Laboratorio de Fitopatología Portátil y en Tiempo Real (MARPLE por sus siglas en inglés) es un laboratorio portátil revolucionario desarrollado por un equipo del Centro John Innes (JIC por sus siglas en inglés), el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y el Instituto Etíope de Investigación Agrícola (EIAR por sus siglas en inglés). Utiliza la tecnología de secuencia de nanoporos para diagnosticar y controlar rápidamente la roya del trigo en los campos de los agricultores.

Diseñado para usarse sin electricidad constante y en temperaturas variables, el laboratorio del tamaño de una maleta permite a los investigadores identificar la roya del trigo hasta el nivel de cepa en solo 48 horas — algo que solía llevar meses usando otras herramientas.

El equipo MARPLE fue reconocido como Innovador del Año por su impacto internacional en 2019 por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC por sus siglas en inglés) del Reino Unido.

Un nuevo video del Centro John Innes muestra cómo el kit de diagnóstico MARPLE permitirá a Etiopía identificar rápidamente las cepas de óxido de trigo, en lugar de enviar muestras a los laboratorios en el extranjero.