La caña de azúcar, un cultivo alimentario y bioenergético crucial a nivel mundial, representa aproximadamente el 80% de la producción mundial de azúcar, con su mayor cultivo en Brasil y la India.
por la Universidad Agrícola de NanJing
Como quinto cultivo más grande por valor de producción y superficie, presenta desafíos de reproducción únicos debido a su complejo genoma poliploide, derivado de la hibridación interespecífica.
Los métodos actuales de mejoramiento de la caña de azúcar, que implican un largo proceso de selección de varias etapas de 10 a 12 años, han dado como resultado mejoras de rendimiento más lentas en comparación con otros cultivos importantes. Los principales obstáculos en el proceso de mejoramiento incluyen el ciclo prolongado, el desafío del fenotipado debido a una biomasa sustancial y la heredabilidad limitada de rasgos cruciales.
Estos problemas, en particular los desafíos logísticos para un fenotipado preciso, han obstaculizado los avances genéticos. Abordar estas limitaciones, específicamente mediante el desarrollo de métodos de fenotipado eficientes y de alto rendimiento, presenta una oportunidad de investigación crítica para mejorar el mejoramiento de la caña de azúcar y acelerar las mejoras en el rendimiento.
En julio de 2023, Plant Phenomics publicó un artículo de perspectiva titulado » Se necesita un enfoque combinado de genómica y fenómica para impulsar el mejoramiento genético de la caña de azúcar «.
Este artículo señala la lenta mejora en los rendimientos de la caña de azúcar a través de métodos de mejoramiento tradicionales, lo que ha provocado un cambio hacia la selección asistida por marcadores moleculares (MAS) en los últimos 30 años. Esta transición está marcada por la evolución de los sistemas de marcadores de ADN de la caña de azúcar, pasando de marcadores basados en hibridación a marcadores de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) derivados de secuencias de ADN, gracias a los avances en las tecnologías de secuenciación de próxima generación.
La selección genómica (GS), un método que utiliza una gran cantidad de marcadores de ADN ligados a rasgos para elaborar perfiles de todo el genoma, ha surgido como un enfoque más eficaz para estimar el mérito genético de los clones de caña de azúcar.
Los estudios han demostrado que GS es superior a los métodos de selección convencionales para mejorar el rendimiento de la caña, el contenido de azúcar y la resistencia a las enfermedades. Sin embargo, la implementación de GS en el mejoramiento de la caña de azúcar depende de un fenotipado regular y preciso de diversos genotipos. Esta necesidad está impulsada por la complejidad de las características de la caña de azúcar, como el rendimiento y el contenido de azúcar , que están influenciados por efectos genéticos no aditivos.
La fenómica de alto rendimiento, que implica una extensa recopilación de datos sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas, se considera una solución para aumentar la eficiencia y reducir el costo de crear conjuntos de entrenamiento de GS y datos fenotípicos confiables. Los avances paralelos en el fenotipado basado en sensores han sido significativos, aunque su aplicación en el mejoramiento de cultivos comerciales aún está en desarrollo.
En otros cultivos como los cereales, la fenómica ha sido fundamental para comprender aspectos fisiológicos complejos y desarrollar modelos de predicción del rendimiento utilizando rasgos indirectos. De manera similar, en la caña de azúcar, el fenotipado de alto rendimiento de rasgos como el desarrollo del dosel y el contenido de nitrógeno de las hojas está demostrando ser valioso para la predicción del rendimiento y el mejoramiento.
La idoneidad de la caña de azúcar para la fenómica de campo, debido a su gran biomasa y los desafíos ambientales que enfrenta, presenta oportunidades únicas. La investigación ha demostrado el potencial del uso de rasgos de rendimiento indirectos, como la temperatura del dosel, para mejorar la selección clonal.
En general, la integración de la genómica, la fenómica y el modelado de cultivos en el mejoramiento de la caña de azúcar está avanzando, con GS y la fenómica de alto rendimiento preparadas para convertirse en componentes centrales del proceso de mejoramiento en las principales industrias de la caña de azúcar.
Esta integración promete transformar el mejoramiento de la caña de azúcar , similar al progreso observado en cultivos como el maíz tolerante a la sequía, mejorando así las ganancias genéticas y las mejoras en el rendimiento.
Más información: Ting Luo et al, Se necesita un enfoque combinado de genómica y fenómica para impulsar el mejoramiento genético de la caña de azúcar, Plant Phenomics (2023). DOI: 10.34133/plantfenómica.0074
