Palmera datilera 2,5 años después del injerto. El recuadro muestra una región ampliada en la base de la planta, con la punta de flecha apuntando a la unión del injerto. Crédito:Julian Hibberd
Los científicos han encontrado una forma novedosa de combinar dos especies de plantas parecidas a las gramíneas, incluidas la banana, el arroz y el trigo, utilizando tejido embrionario de sus semillas. La técnica permite añadir a las plantas características beneficiosas, como resistencia a enfermedades o tolerancia al estrés.
El injerto es la técnica de unir el brote de una planta con la raíz de otra, para que sigan creciendo juntos como uno solo. Hasta ahora se creía imposible injertar plantas similares a las gramíneas en el grupo conocido como monocotiledóneas porque carecen de un tipo de tejido específico, llamado cambium vascular, en su tallo.
Investigadores de la Universidad de Cambridge han descubierto que los tejidos de raíces y brotes extraídos de las semillas de las gramíneas monocotiledóneas, que representan sus etapas embrionarias más tempranas, se fusionan de manera eficiente. Sus resultados se publican el 22 de diciembre de 2021 en la revista Nature .
Se estima que 60.000 plantas son monocotiledóneas; muchos son cultivos que se cultivan a gran escala, por ejemplo, arroz, trigo y cebada.
El hallazgo tiene implicaciones para el control de patógenos graves transmitidos por el suelo, incluida la enfermedad de Panamá, o 'Raza tropical 4', que ha estado destruyendo las plantaciones de banano durante más de 30 años. Una reciente aceleración en la propagación de esta enfermedad ha generado temores de escasez mundial de bananos.
“Hemos logrado algo que todos decían que era imposible. El injerto de tejido embrionario tiene un potencial real en una variedad de especies similares a las gramíneas. Descubrimos que incluso las especies lejanamente relacionadas, separadas por un tiempo evolutivo profundo, son compatibles con el injerto”, dijo el profesor Julian Hibberd del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Cambridge, autor principal del informe.
La técnica permite injertar con eficacia monocotiledóneas de la misma especie y de dos especies diferentes. El injerto de tejidos de raíces y brotes genéticamente diferentes puede dar como resultado una planta con nuevos rasgos, que van desde brotes enanos hasta resistencia a plagas y enfermedades.
Los científicos descubrieron que la técnica era eficaz en una variedad de plantas de cultivo monocotiledóneas, como la piña, el plátano, la cebolla, el agave tequilero y la palmera datilera. Esto se confirmó a través de varias pruebas, incluida la inyección de tinte fluorescente en las raíces de la planta, desde donde se vio que subía por la planta y cruzaba la unión del injerto.
“Leí décadas de trabajos de investigación sobre injertos y todos decían que no se podía hacer en monocotiledóneas. Fui lo suficientemente terco como para seguir adelante, durante años, hasta que les demostré que estaban equivocados”, dijo el Dr. Greg Reeves, becario de Gates Cambridge en el Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Cambridge y primer autor del artículo.
Y agregó:“Es un desafío urgente hacer que los cultivos alimentarios importantes sean resistentes a las enfermedades que los están destruyendo. Nuestra técnica nos permite agregar resistencia a las enfermedades u otras propiedades beneficiosas como la tolerancia a la sal, a las plantas similares a las gramíneas sin recurrir a modificaciones genéticas o programas prolongados de reproducción”.
La industria bananera mundial se basa en una sola variedad, llamada banano Cavendish, un clon que puede soportar el transporte de larga distancia. Sin diversidad genética entre las plantas, el cultivo tiene poca resiliencia a las enfermedades. Y los bananos Cavendish son estériles, por lo que la resistencia a las enfermedades no se puede criar en las generaciones futuras de la planta. Grupos de investigación de todo el mundo están tratando de encontrar una manera de detener la enfermedad de Panamá antes de que se propague aún más.
El injerto se ha utilizado ampliamente desde la antigüedad en otro grupo de plantas llamado dicotiledóneas. Los cultivos de huerta dicotiledóneas, como manzanas y cerezas, y los cultivos anuales de alto valor, como tomates y pepinos, se producen habitualmente en plantas injertadas porque el proceso confiere propiedades beneficiosas, como resistencia a enfermedades o floración más temprana.
Los investigadores han presentado una patente para su técnica de injerto a través de Cambridge Enterprise. También han recibido financiación de Ceres Agri-Tech, una asociación de intercambio de conocimientos entre cinco universidades líderes del Reino Unido y tres institutos de investigación agrícola de renombre.
“La enfermedad de Panamá es un gran problema que amenaza a las bananas en todo el mundo. Es fantástico que la Universidad de Cambridge tenga la oportunidad de desempeñar un papel en la salvación de un cultivo alimentario tan importante”, dijo la Dra. Louise Sutherland, directora de Ceres Agri-Tech.
Referencia:"Injerto de plantas monocotiledóneas en la interfaz embrionaria raíz-brote" por Gregory Reeves, Anoop Tripathi, Pallavi Singh, Maximillian R. W. Jones, Amrit K. Nanda, Constance Musseau, Melanie Craze, Sarah Bowden, Joseph F. Walker, Alison R. Bentley, Charles W. Melnyk y Julian M. Hibberd, 22 de diciembre de 2021, Naturaleza .
DOI:10.1038/s41586-021-04247-y
Ceres Agri-Tech, dirigida por la Universidad de Cambridge, fue creada y administrada por Cambridge Enterprise. Ha proporcionado fondos traslacionales, así como experiencia en comercialización y apoyo al proyecto, para ampliar la técnica y mejorar su eficiencia.
