El arroz maleza es un pariente cercano del arroz cultivado que infesta los arrozales de todo el mundo y reduce drásticamente los rendimientos.
Por Talia Ogliore, Universidad de Washington en St. Louis
Para combatir esta plaga agrícola, los productores de arroz del sureste de los Estados Unidos han estado plantando variedades de arroz modificadas para permitirles aplicar herbicidas que atacan al arroz maleza sin dañar el cultivo.
Pero sólo unos pocos años después de la introducción del arroz resistente a los herbicidas a principios de la década de 2000, los agricultores de Arkansas comenzaron a informar que las malezas en sus campos también se estaban volviendo resistentes a los herbicidas. Los análisis de laboratorio verificaron estos relatos: los científicos vieron evidencia de que las malezas se estaban reproduciendo con el cultivo de arroz y que las generaciones posteriores de malezas híbridas tenían cierto nivel de resistencia genética a los herbicidas.
Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Washington en St. Louis muestra que más de la mitad del arroz maleza muestreado en la región arrocera del sudeste de los EE. UU. se ha vuelto resistente a los herbicidas. La investigación se publicó en la revista Molecular Ecology .
Los científicos de WashU descubrieron que el 57% de 201 muestras de arroz maleza recolectadas en campos de nueve condados o parroquias de Missouri, Arkansas y Luisiana en 2022 eran resistentes a la familia de herbicidas imidazolinona (IMI). Además, el 3,5% de las muestras eran resistentes a otra clase más nueva de herbicidas que solo se ha utilizado en los campos de arroz del sureste de Estados Unidos desde 2018.
Marshall Wedger, investigador postdoctoral en biología en Artes y Ciencias, ha estado documentando las tendencias en la resistencia a los herbicidas del arroz maleza durante años. En una investigación anterior, Wedger descubrió que el 98 % del arroz maleza que muestreó en los campos de arroz de Arkansas en 2018 tenía marcadores genéticos de algún nivel de resistencia a los herbicidas.
Para el nuevo estudio, Wedger amplió su investigación para incluir muestras de arroz maleza tomadas de estados vecinos y también consideró las variaciones genéticas dentro de diferentes poblaciones de arroz maleza en su área de estudio.
«Clearfield (una semilla de arroz comercial registrada) ha hecho maravillas para los productores de arroz que estaban obligados a vivir con arroz maleza. Revolucionó la industria», dijo Wedger, refiriéndose al arroz resistente a los herbicidas que los productores comenzaron a plantar a principios de la década de 2000.
«A medida que la resistencia al IMI se hizo cada vez más frecuente en las malezas, los agricultores estaban ansiosos por encontrar el siguiente cultivar resistente a los herbicidas», dijo. «El arroz Provisia y Max-Ace (otras semillas de arroz comerciales) son resistentes al QPE, que pertenece a una familia de herbicidas completamente diferente, lo que significa que habría muy poca resistencia cruzada. Como tal, es otra herramienta en el arsenal de un agricultor.
«Es similar a lo que ocurre con los antibióticos en medicina», continuó Wedger. «Cuando la resistencia se generaliza, pasamos a otro antibiótico. No es que Clearfield haya fallado, sino que su vida útil ha llegado a su fin».
El arroz maleza es una plaga para la producción de arroz cultivado en todo el mundo. Las malezas agrícolas que son parientes cercanos de los cultivos representan un desafío para los agricultores debido a sus similitudes físicas con los cultivos, lo que hace que sea difícil detectarlas y erradicarlas. En el camino, los imitadores compiten con los cultivos por agua, nutrientes y espacio, lo que a menudo reduce el rendimiento de los cultivos.
Hasta principios de la década de 2000, el arroz maleza rara vez se cruzaba con los tipos de arroz que se cultivaban comúnmente en los EE. UU.
La adopción generalizada de arroz resistente a los herbicidas coincidió con una mayor dependencia de las variedades de arroz híbrido, afirmó Wedger. El arroz híbrido rinde más que las variedades tradicionales, pero también es propenso a esparcir más semillas en el campo.
Estas semillas pueden sobrevivir el invierno y volver a emerger en años posteriores como «arroz voluntario». Las semillas voluntarias florecen en un período de tiempo más amplio, lo que abre nuevas oportunidades para el cruzamiento con la plaga del arroz maleza, estrechamente relacionada con ella. Esta es una de las formas en que los genes pueden viajar del cultivo a la plaga.
«Encontramos que, al menos por ahora, cada campo tiene su propia composición de arroz maleza en términos de composición de cepas y resistencia a herbicidas, lo que dificulta su manejo», dijo Wedger.
Las infestaciones de arroz maleza son importantes porque tienen un impacto económico significativo. Se estima que este cultivo causa pérdidas económicas por un valor de 45 millones de dólares al año en los Estados Unidos y cientos de millones de dólares en pérdidas adicionales en todo el mundo.
«Estos hallazgos son otro indicador de la increíble adaptabilidad del arroz maleza y otras malezas agrícolas, y de su capacidad para prosperar a pesar de nuestros mejores esfuerzos por controlarlas», dijo Kenneth Olsen, profesor de Biología en Artes y Ciencias de George William e Irene Koechig Freiberg y autor principal del nuevo estudio. «En este caso, han obtenido la mejor defensa que hemos tenido contra ellos: la resistencia a los herbicidas, directamente de nuestras propias variedades de arroz de alto rendimiento».
Más información: Marshall J. Wedger et al., La reciente introgresión adaptativa de cultivos a malezas ha redefinido la composición genómica y la estructura geográfica del arroz maleza estadounidense (Oryza spp.), Molecular Ecology (2024). DOI: 10.1111/mec.17604
