Para ayudar a los fitomejoradores a acelerar la mejora de cultivos en todo el mundo, Lukas Mueller del Instituto Boyce Thompson trabajó con un equipo internacional de 57 personas para crear Breedbase, un software de base de datos que se describió en la edición de julio de G3 Genes|Genomes|Genetics .
por el Instituto Boyce Thompson
«En la era actual de crecimiento de la población y cambio climático , el fitomejoramiento debe ser más rápido para garantizar que los cultivos sobrevivan a nuevas plagas y patógenos que están expandiendo sus áreas de distribución, así como a patrones climáticos impredecibles», dijo Mueller.
El fitomejoramiento es el proceso mediante el cual las personas mejoran las características de las plantas, como aumentar el rendimiento o hacerlas resistentes a las enfermedades. Los criadores y agricultores tradicionalmente han hecho esto cruzando plantas que tienen rasgos deseables, como frutos más grandes y sabrosos. Pero el fitomejoramiento tradicional es un proceso largo y lento, que lleva generaciones para lograr resultados.
En la era de la genómica actual, el fitomejoramiento ha sufrido cambios drásticos. En un enfoque denominado «selección genómica», los mejoradores determinan las propiedades genómicas de las líneas de plantas y las correlacionan con los rasgos, lo que les permite predecir los rasgos en función de la información genómica. Los fitomejoradores toman decisiones basadas en estas predicciones mucho más rápido de lo que lo harían con el enfoque tradicional de cultivar y observar las plantas.
Sin embargo, los enfoques genómicos generan cantidades masivas de datos que pueden ser difíciles de administrar, especialmente para los programas de mejoramiento más pequeños en los países en desarrollo. Para ser de utilidad para los criadores e investigadores, los datos deben almacenarse en bases de datos especializadas con una organización, gestión de datos, control de calidad y análisis precisos.
Hasta ahora, los fitomejoradores y los investigadores solían recopilar datos de formas no estandarizadas utilizando hojas de cálculo, lo que dificultaba la organización, el intercambio y el análisis de datos entre ellos.
«Breedbase resuelve estos problemas mediante la creación de un lenguaje de datos común y un sistema gratuito de seguimiento de datos que cambiará la forma en que los fitomejoradores se comunican y archivan todos los datos importantes de mejoramiento», dice Nicolás Morales, estudiante de posgrado en el grupo de Mueller.
«La gestión y el análisis de datos claros y organizados son cruciales para el fitomejoramiento exitoso y eficiente. Para cultivar plantas que alimenten a las personas de una manera nutritiva y saludable, la gestión de datos de fitomejoramiento debe simplificarse, estandarizarse y ser accesible para todos los que lo necesiten. «, dice Mueller, quien también es profesor adjunto en la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de la Universidad de Cornell.
Además de almacenar datos, Breedbase incluye algoritmos que un mejorador podría ejecutar, como predecir si una variedad de planta tiene un rasgo particular, como resistencia a enfermedades o alto rendimiento.
«Breedbase hace que las cosas complicadas sean fáciles. Es como una caja de herramientas gigante con todas las herramientas que necesita en un lugar central», dice Morales, quien es coautor del artículo con el exestudiante graduado de Mueller, Alex Ogbonna.
Un componente clave de Breedbase es la interfaz de programación de aplicaciones de reproducción (BrAPI), que estandariza la forma en que se recopilan los datos. Esta estandarización permite a los fitomejoradores intercambiar datos más fácilmente entre bases de datos dispares y herramientas de mejoramiento basadas en computadora. Por ejemplo, si una persona quiere recopilar datos en el campo y no tiene conexión a Internet, puede recopilar datos en una tableta usando una aplicación y luego descargar los datos a una base de datos cuando regrese a su computadora, usando una interfaz BrAPI detrás. las escenas.
Es importante destacar que todo está estandarizado, por lo que un agricultor que cultiva maíz en Iowa y otro agricultor que cultiva maíz en África podrán compartir fácilmente sus datos entre sí, acelerando los descubrimientos para mejorar las características de los cultivos.
«Empoderar a los fitomejoradores en los países en desarrollo permite que incluso los programas de mejoramiento más pequeños aprovechen la información genómica para hacer selecciones de mejoramiento y ayudar a alimentar al mundo», dice Mueller.
Breedbase se basa en Cassavabase, que Mueller Lab desarrolló con NextGen Cassava, un proyecto que llevó el mejoramiento de yuca al siguiente nivel en instituciones en África y utiliza herramientas de vanguardia para ofrecer variedades mejoradas de yuca de manera eficiente.
Además de la yuca, al menos 50 bases de datos de cultivos ya usan Breedbase, incluidos ñame, plátanos, batatas, arroz, tomates y zanahorias.
Más información: Nicolás Morales et al, Breedbase: un ecosistema digital para el fitomejoramiento moderno,
G3 Genes|Genomes|Genetics (2022). DOI: 10.1093/g3journal/jkac078
