En una serie de tres estudios recientes, un equipo dirigido por la investigadora del CSIC en el CRAG, Ana I. Caño-Delgado, ha logrado avances significativos en la comprensión de los mecanismos moleculares y la mejora del cultivo del sorgo, el quinto cereal más cultivado del mundo, de especial importancia en regiones áridas y semiáridas.
por el Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG)
La importancia de este cereal reside en su papel en el futuro de la nutrición humana y animal, ofreciendo una alternativa sostenible para zonas con escasez de agua.
El sorgo se reconoce cada vez más como un alimento básico en muchas partes del mundo, incluso fuera de África, donde se ha cultivado durante siglos, debido a sus múltiples beneficios nutricionales y su resistencia a las condiciones climáticas adversas. En Europa, el cultivo de sorgo está en auge y se promueve como alternativa para la rotación de cultivos , especialmente en regiones propensas a la escasez de agua.
La Unión Europea promueve activamente el cultivo de sorgo como un cultivo resiliente al clima, con un aumento del 57 % en la producción total de sorgo durante la última década. Francia, en particular, lidera esta tendencia con 103 000 hectáreas dedicadas al cultivo de sorgo granífero el año pasado. Por otro lado, España es un importante importador de sorgo en Europa, principalmente para la alimentación animal, pero con perspectivas de futuro para la alimentación humana.
En 2020, se importaron 158.000 toneladas a España, por lo que un aumento de su cultivo en el territorio podría reducir la dependencia de las importaciones. Como referencia, España importó 303.000 toneladas de cebada en los últimos seis meses, lo que la convierte en el tercer cultivo más importado.
Contribuciones científicas del CRAG
Los esfuerzos de investigación del CRAG están a la vanguardia del avance científico del sorgo, centrándose en mejorar aún más su adaptabilidad a condiciones de estrés y optimizar su manejo en el laboratorio para futuros procesos de mejora genética. Durante los últimos 20 años, el grupo de investigación dirigido por Ana I. Caño-Delgado se ha dedicado al estudio de este cereal y ha recibido numerosas subvenciones, incluyendo una PoC del Consejo Europeo de Investigación (CEI). En los últimos seis meses, el grupo ha publicado tres artículos científicos de gran importancia para el sector.
En el primero de estos tres estudios, publicado en la revista Plant Biotechnology Journal, el equipo de investigación identificó que mutaciones en la proteína SbBRI1, receptor de brasinoesteroides del sorgo bicolor, confieren tolerancia a la sequía al alterar el metabolismo de los fenilpropanoides. Este hallazgo destaca un mecanismo molecular para mejorar la resistencia a la sequía en el sorgo, una característica crucial para una agricultura resiliente al clima.
Un segundo trabajo, publicado en The Plant Journal , detalló un avance significativo en la biotecnología del sorgo: un método eficiente de transformación del sorgo mediante un sistema de vectores ternarios combinado con reguladores morfogénicos. Las herramientas y métodos anteriores no eran lo suficientemente eficaces para estudiar ciertas variedades de sorgo, lo que representaba un desafío significativo para científicos y fitomejoradores. Este nuevo protocolo resuelve este problema al permitir una transformación altamente eficiente con Agrobacterium tumefaciens y posibilita la aplicación de nuevas técnicas de fitomejoramiento, como la edición genética, para acelerar el mejoramiento de los cultivos.
Esta tecnología proporciona una herramienta útil para la creación y estudio de mutantes de interés con una altísima eficiencia en la transformación de sorgo recalcitrante (variedades resistentes a la transformación genética), alcanzando un incremento del doble en la eficiencia de transformación.
Juan B. Fontanet-Manzaneque, autor principal de ambos estudios, destacó la importancia de estos avances en el cultivo del sorgo: «Nuestro objetivo era dotar a la comunidad sorguera no solo de herramientas moleculares de vanguardia para acelerar su mejoramiento, sino también de genes clave esenciales para el desarrollo de cultivos resistentes a la sequía».
El tercer estudio, publicado en la revista New Phytologist , caracteriza el papel de SbBRI1 en el desarrollo radicular, específicamente en la región del meristemo, vinculando BRI1 con el metabolismo de la pared celular y demostrando que la proteína SbBRI1 del sorgo desempeña funciones funcionalmente conservadas en el crecimiento y desarrollo de la planta. El desarrollo radicular es crucial para el crecimiento y la salud general de la planta e influye en su respuesta a los estresores ambientales.
Andrés Rico-Medina, primer autor del estudio, destacó la técnica implementada: «Adaptamos los protocolos de tinción e imagen que se utilizan en plantas modelo como Arabidopsis para que sean útiles para estudios en sorgo».
También señaló: «Esta adaptación sirve para cerrar la brecha entre los estudios de sequía basados en laboratorio y un contexto más agronómico, facilitando así la aplicación práctica de estos avances científicos».
Implicaciones socioeconómicas y políticas
El sorgo se considera cada vez más un cultivo crucial para la adaptación al cambio climático debido a su tolerancia a las altas temperaturas y la sequía, especialmente en comparación con el maíz, el cereal más cultivado en Europa y muy susceptible al estrés hídrico. Los estudios muestran que se prevé que la importancia del sorgo en Europa aumente debido al cambio climático.
Además, la expansión del cultivo de sorgo en España podría generar nuevas oportunidades económicas para los agricultores, reduciendo la dependencia de las importaciones e impulsando la producción agrícola local. En Cataluña, se produjeron más de 100.000 toneladas de sorgo en 2023, de las cuales más del 90 % se destinó a la alimentación animal.
Además, el sorgo es un cereal naturalmente libre de gluten, una característica particularmente relevante en la industria alimentaria. Su adaptabilidad y alto valor nutricional lo convierten en un cultivo clave para mejorar la seguridad alimentaria. La creciente demanda de sorgo para consumo humano, con un incremento de alrededor del 6 % en 2024, destaca su potencial para mejorar la nutrición, especialmente ahora que la investigación está dando lugar al desarrollo de nuevas variedades de sorgo.
Ana I. Caño-Delgado, líder del grupo, afirmó: «Esta investigación representa una oportunidad significativa para que el CRAG establezca proyectos de transferencia de tecnología, fomente la colaboración público-privada y destaque el excelente trabajo de nuestros investigadores».
Estos tres avances científicos de los investigadores del CRAG no solo abren el camino hacia un cultivo de sorgo más sostenible y productivo , sino que también suponen un avance crucial para abordar los desafíos globales de seguridad alimentaria y nutrición. Además, este hallazgo es relevante para otros cultivos esenciales como el maíz, el trigo y el arroz, ya que también contienen vías de señalización de brasinoesteroides. Esto crea una oportunidad para la agricultura climáticamente inteligente, con variedades más resilientes y sostenibles.
Más información: Caracterización molecular y fisiológica de mutantes del receptor de brasinoesteroides BRI1 en Sorghum bicolor, New Phytologist (2025). DOI: 10.1111/nph.20443
Juan B. Fontanet-Manzaneque et al., Transformación eficiente de sorgo y maíz mediante un sistema de vectores ternarios combinado con reguladores morfogénicos, The Plant Journal (2024). DOI: 10.1111/tpj.17101
Juan B. Fontanet‐Manzaneque et al., La mutagénesis no dirigida del receptor de brasinoesteroides SbBRI1 confiere tolerancia a la sequía al alterar el metabolismo de fenilpropanoides en Sorghum bicolor, Plant Biotechnology Journal (2024). DOI: 10.1111/pbi.14461
