New York Times / Junio, 2019.- Los agricultores y los fitomejoradores están en una carrera contra el tiempo. La población mundial está creciendo rápidamente, requiriendo cada vez más alimentos, pero la cantidad de tierra cultivable es limitada. Las temperaturas más cálidas han extendido las temporadas de crecimiento en algunas áreas, y han traído sequías y plagas a otras.
«Nos enfrentamos a un gran desafío en términos de alimentar al mundo», dijo Lee Hickey, un genetista de plantas en la Universidad de Queensland en Australia. «Si miras las estadísticas, tendremos alrededor de 10 mil millones en el planeta para 2050 y necesitaremos entre un 60 y un 80% más de alimentos para alimentar a todos». Es un desafío aún mayor frente al cambio climático y las enfermedades que afectan a nuestros cultivos y que también están evolucionando rápidamente».
Pero el fitomejoramiento (o mejoramiento de cultivos) es un proceso lento. El desarrollo de nuevos tipos de cultivos (para mayor rendimiento, más nutrición, resistencia a las sequías y las enfermedades, etc) puede llevar una década o más utilizando las técnicas tradicionales de mejoramiento. Así que los fitomejoradores están trabajando en acelerar el ritmo.
El equipo del Dr. Hickey ha estado trabajando en el «mejoramiento rápido» (o acelerado), controlando estrictamente la luz y la temperatura para poner el crecimiento de la planta en sobremarcha. Esto permite a los investigadores cosechar semillas y comenzar a cultivar la próxima generación de cultivos de manera más temprana.
Su técnica se inspiró en la investigación de la NASA sobre cómo cultivar alimentos en estaciones espaciales. Engañan a los cultivos para que florezcan temprano al encender las luces LED azul y roja durante 22 horas al día y mantener las temperaturas entre 16 y 22 grado celsius. En noviembre pasado, en un estudio en Nature, demostraron que pueden crecer hasta seis generaciones de trigo, cebada, garbanzos y canola en un año, mientras que los métodos tradicionales solo producirían uno o dos.
El pasado lunes en Nature Biotechnology, el Dr. Hickey y su equipo destacaron el potencial de la mejora del mejoramiento acelerado, así como otras técnicas que pueden ayudar a mejorar la seguridad alimentaria. Según los investigadores, combinar el mejoramiento acelerado con otras tecnologías de vanguardia, como la edición de genes, es la mejor forma de crear una gama de nuevos cultivos.
«De lo que realmente estamos hablando aquí es de crear fábricas de plantas en una escala masiva», dijo el Dr. Hickey.
Una nueva era en la investigación de plantas ha llegado, dice Charlie Brummer, director del Centro de Mejoramiento Genético de Cultivos de la Universidad de California, Davis, quien no participó en el trabajo. Los mejoradores y las compañías de mejoramiento siempre han tratado de minimizar el tiempo que lleva desarrollar una nueva variedad de cultivos, pero con las nuevas tecnologías como el mejoramiento acelerado, «podemos hacerlo mejor ahora que en el pasado», dijo.
Los botánicos comenzaron a cultivar plantas bajo luz artificial, lámparas de arco de carbono, hace 150 años. Desde entonces, los avances en la tecnología LED han mejorado enormemente la precisión con la que los científicos pueden ajustar y personalizar los ajustes de luz para especies de cultivos individuales.
Los investigadores también han adoptado nuevas técnicas genéticas para optimizar los tiempos de floración y hacer que las plantas sean más resistentes a los rigores de un planeta que aumenta su temperatura. A diferencia de las antiguas técnicas de cruzamiento y modificación de cultivos, las nuevas herramientas como CRISPR permiten a los científicos cortar porciones del propio ADN de la planta que pueden hacerlo vulnerable a las enfermedades. El Dr. Hickey y su equipo están trabajando para agregar la maquinaria Crispr directamente a los brotes de cebada y sorgo, con el fin de modificar los genes de las plantas y al mismo tiempo acelerar el crecimiento.
Esto es más fácil decirlo que hacerlo para algunos cultivos. Las papas y algunos otros cultivos, como la alfalfa, son tetraploides, es decir, tienen cuatro copias de cada cromosoma. (Los humanos y la mayoría de los animales son diploides, con dos copias de cada cromosoma, uno de cada padre). Un fitomejorador podría querer eliminar un gen que disminuye el rendimiento de los cultivos, pero puede haber tres copias más del gen en los otros cromosomas de la planta.
Este patrón de herencia único significa que las papas son típicamente estériles y deben propagarse cosechándolas y replantando tubérculos. El mejoramiento acelerado y la edición genética solo pueden acelerar la propagación en cierta medida, dijo Benjamin Stich, genetista de plantas de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, Alemania.
El Dr. Stich y su equipo están desarrollando una técnica llamada predicción genómica para acelerar la identificación de tubérculos con características deseables. Primero, los investigadores toman lo que saben sobre cómo varios genes influyen en el crecimiento y el rendimiento. Luego, ingresan esos datos en modelos informáticos y extraen predicciones sobre qué plantas tendrán la mejor combinación de genes y rendimiento en el campo.
«Ahora podemos predecir muchas características simultáneamente, con alta confiabilidad», dijo el Dr. Stich. Su equipo ha utilizado la técnica para predecir con éxito la susceptibilidad de los tubérculos al tizón de la papa, así como su contenido de almidón, rendimiento y tiempo de maduración.
Con una tecnología más barata y poderosa, se abren oportunidades para mejorar los cultivos en todo el mundo. El equipo del Dr. Hickey planea capacitar a los fitomejoradores en India, Zimbabwe y Mali durante los próximos dos años a través de una colaboración con el Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para los Trópicos Semiáridos (ICRISAT) y subvenciones de la Fundación Bill y Melinda Gates.
«Es importante asegurarse de que esto también beneficie a los agricultores de los países en desarrollo», dijo el Dr. Hickey. La mayoría del mejoramiento acelerado se puede configurar con una habilidad mínima, y, en países donde la electricidad y otros recursos pueden faltar, se puede hacer usando paneles solares para alimentar sistemas LED de bajo costo. El mejoramiento rápido también se puede combinar con la edición de genes y la predicción genómica.
«Una sola tecnología no va a resolver nuestros problemas», dijo el Dr. Hickey. «Vamos a necesitar todas las herramientas en el cobertizo».
- Fuente: https://www.nytimes.com/2019/06/17/science/food-agriculture-genetics.html
- Estudio: https://www.nature.com/articles/s41587-019-0152-9
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