Los investigadores utilizaron la ingeniería genética para crear un tipo de semilla de algodón sin una sustancia tóxica para los humanos. Ahora los humanos pueden comer estas semillas de algodón, que son una gran fuente de proteína y fibra. Crédito:Beth Luedeker
Tu cereal matutino o avena. El pan de tu sándwich. Los chips de maíz para la merienda y las galletas para el postre. Ninguno sería posible con el más humilde de los ingredientes:la semilla.
Semillas como el trigo, el arroz y el maíz proporcionan directamente alrededor del 70% de las calorías consumidas por las personas todos los días. Y, en última instancia, proporcionan casi todos los bocados de alimentos, ya sea proporcionando alimento para el ganado o convirtiéndose en frutas y verduras. No es exagerado decir que sin semillas, la civilización sería imposible.
Pero las semillas necesitan nuestra ayuda. Están bajo el estrés del cambio climático y bajo la presión de alimentar a una población en crecimiento.
Decenas de científicos dedicados dedican sus carreras a trabajar para mejorar las semillas. Están utilizando los últimos avances científicos para hacer que las semillas sean más grandes, más nutritivas y más resistentes al estrés.
Rodomiro Ortiz estudia cómo el fitomejoramiento puede ayudar a cumplir estos objetivos. Su investigación se publicó recientemente en Crop Science , una revista de la Crop Science Society of America.
Un equipo de científicos investiga cómo cultivar quinua para que sea más tolerante al calor, ya que algunas áreas han experimentado un aumento lento de las temperaturas o picos de temperatura más frecuentes y extremos. Estas variedades de quinua tolerantes producirán semillas, incluso en condiciones adversas. Crédito:Kevin Murphy
Como la ciencia detrás de las mejoras de semillas, el fitomejoramiento es la base para garantizar que la agricultura satisfaga las necesidades de la humanidad.
“Las semillas generadas a partir del mejoramiento de plantas tienen características deseadas que permiten aumentos en la productividad, reducen la desnutrición humana, mejoran la diversidad genética en los ecosistemas y aseguran la producción sostenible de alimentos bajo el espectro del calentamiento global”, dice Ortiz.
El fitomejoramiento clásico no agrega ADN adicional como lo hace la ingeniería genética. En cambio, los fitomejoradores cruzan plantas que tienen características únicas y fuertes para crear una nueva planta con varias características beneficiosas. El mismo proceso ha sido utilizado por agricultores y científicos durante miles de años para obtener mejores cultivos.
Pero hoy, los fitomejoradores tienen acceso a más información y más herramientas que nunca. Por ejemplo, el uso generalizado de la secuenciación del ADN brinda a los fitomejoradores una gran cantidad de datos sobre genes útiles. Al descubrir qué genes dan lugar a qué características útiles, los fitomejoradores pueden desarrollar nuevas variedades de cultivos mucho más rápido.
"El conocimiento de la biología de las semillas derivado del genoma puede mejorar la productividad de los cultivos, para mejorar el suministro de alimentos y nutrición a través del mejoramiento de plantas", dice Ortiz.
Los frijoles secos son una fuente vital de proteínas en todo el mundo. Los investigadores utilizaron el mejoramiento de cultivos para desarrollar una nueva variedad de frijol pinto que se oscurece más lentamente que el frijol pinto tradicional, lo cual es deseable para los consumidores. Crédito:Juan Osorno
Pero los genes son solo una pieza del rompecabezas. Los científicos como Ortiz necesitan saber cómo crece la planta y cómo se ve. En el pasado, los científicos podrían haber podido mirar fácilmente y decir que una planta tenía, por ejemplo, semillas más grandes. Pero hoy en día, mejorar las semillas requiere cada vez más detalles.
Ingrese al fenotipado, la ciencia de la medición. El fenotipo de una planta es la expresión completa de sus genes en su entorno. La altura y el color de la planta. El peso y la forma de sus semillas. Su tendencia a resistir o sucumbir a la enfermedad:estos son todos los fenotipos.
La captura de esta información requiere mucho tiempo. Algunos de estos rasgos son imposibles de ver para los humanos. Y las semillas en particular son tan pequeñas que medirlas a mano no es realista. La tecnología viene al rescate.
“El fenotipado de las características de las semillas es un cuello de botella importante para el análisis sistemático de la variación de las semillas”, dice Ortiz. "Los avances en la tecnología de imágenes digitales pueden medir automáticamente una variedad de parámetros de forma utilizando imágenes de semillas de alta resolución".
Con estas herramientas en la mano, los fitomejoradores pueden mejorar las semillas y desarrollar nuevas variedades de cultivos más rápido que nunca. Ortiz prevé hacer semillas más grandes, para que cada una tenga más calorías para alimentar a las personas. Las semillas más grandes también pueden ayudar a que la próxima generación de cultivos crezca rápidamente en los campos, listos para producir un gran rendimiento. Y los fitomejoradores están tratando de hacer que las proteínas de las semillas sean más nutritivas o que las grasas dentro de las semillas sean lo suficientemente estables como para durar más tiempo en los estantes de las tiendas de comestibles.
Cada una de esas mejoras significa semillas más fuertes y mejores alimentos para más personas. Entonces, con su próxima cucharada de avena masticable, considere la semilla humilde, y la tecnología avanzada y el conocimiento, detrás de cada bocado.
Referencia:"Primero la semilla:avances genómicos en la ciencia de semillas para mejorar la productividad de los cultivos y la seguridad alimentaria" por Sangam L. Dwivedi, Charles Spillane, Francesca López, Belay T. Ayele y Rodomiro Ortiz, 4 de noviembre de 2020, Crop Science .
DOI:10.1002/csc2.20402
Rodomiro Ortiz es profesor de fitomejoramiento en la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas. Este trabajo fue apoyado por la Science Foundation Ireland, el Irish Research Council, el Natural Sciences and Engineering Council of Canada y la Manitoba Wheat and Barley Growers Association.
