En un artículo publicado en Molecular Plant el 8 de abril, investigadores dirigidos por el Prof. Wang Bing y el Prof. Li Jiayang del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia China de Ciencias (CAS) propusieron un concepto innovador de «arquitectura vegetal ideal para la caña de azúcar» y analizaron los desafíos, las oportunidades y las estrategias para darle forma.
por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias
Este artículo proporciona nuevos conocimientos para lograr avances en el rendimiento de la caña de azúcar y tiene implicaciones significativas para garantizar la seguridad mundial del azúcar.
La caña de azúcar (híbrido de Saccharum spp.) es uno de los cultivos de mayor importancia económica a nivel mundial, ya que aporta aproximadamente el 80 % de la producción mundial de azúcar y el 40 % del etanol para combustible. Mejorar el rendimiento de la caña de azúcar es esencial para garantizar la seguridad azucarera y promover el desarrollo bioeconómico. La arquitectura vegetal , la característica estructural tridimensional que se forma durante la morfogénesis, tiene un profundo efecto en el rendimiento del cultivo y, por lo tanto, es un elemento fundamental en el mejoramiento genético de alto rendimiento.
Sin embargo, debido a limitaciones como el genoma altamente complejo de la caña de azúcar, el estrecho bagaje genético y los largos ciclos de mejoramiento, la disección y aplicación del mejoramiento de la arquitectura en el mejoramiento de la caña de azúcar se han quedado atrás, dejando un potencial significativo sin explotar para mejorar el rendimiento.
La Arquitectura Ideal de Plantas (AIP) se refiere a las características morfológicas y estructurales de las plantas que les permiten alcanzar su máximo potencial poblacional en un entorno determinado. Este concepto fue propuesto por el profesor Li Jiayang y validado mediante la clonación del gen IPA1 en arroz. Proporciona orientación y referencia para el mejoramiento genético y el mejoramiento por diseño en una amplia gama de cultivos.
El desarrollo del cultivo de caña de azúcar IPA debe girar en torno a sus características de crecimiento y rasgos económicos objetivo, incluyendo la maximización de la biomasa del tallo, el aumento del contenido de azúcar y la adaptación a una cosecha mecanizada eficiente.
El IPA propuesto para la caña de azúcar incluye seis características esenciales: macollamiento uniforme con mínimos brotes improductivos, tallos gruesos y erguidos, estructura optimizada del dosel, alta resistencia al encamado, robusta capacidad de retoño y desprendimiento espontáneo de hojas en la madurez. En conjunto, estas características conforman un modelo para una producción de caña de azúcar de alto rendimiento, sostenible y mecanizada.
Si bien el potencial de rendimiento teórico de la caña de azúcar se estima en 380 toneladas por hectárea, los rendimientos reales suelen rondar las 80 toneladas por hectárea, lo que resalta una oportunidad sustancial para mejorar el rendimiento a través de la optimización arquitectónica.
Los recientes avances en genómica, fenómica y tecnologías de edición genómica ofrecen oportunidades sin precedentes para mejorar la arquitectura de la caña de azúcar. Los genomas de referencia de alta calidad y los estudios pangenómicos han sentado las bases para la identificación de genes que regulan la arquitectura, y la tecnología de edición genómica permite la modulación precisa de la dosificación génica en la caña de azúcar poliploide.
La domesticación de novo de germoplasma silvestre de caña de azúcar permite desarrollar rápidamente nuevas variedades con características de rendimiento deseables y alta resistencia al estrés. El mejoramiento molecular por diseño permite la optimización específica de la arquitectura y puede mejorar significativamente la eficiencia del mejoramiento. La inteligencia artificial está revolucionando el mejoramiento de la caña de azúcar al integrar datos de múltiples fuentes y permitir la predicción precisa de fenotipos.
Estos enfoques innovadores ofrecen una vía transformadora para cerrar la brecha de rendimiento y mejorar la seguridad azucarera mundial. Además, el concepto de IPA de caña de azúcar proporciona una valiosa referencia para la mejora arquitectónica y el mejoramiento molecular por diseño en otros cultivos poliploides de alta biomasa.
Más información: Qianqian Li et al., Modelando la caña de azúcar del futuro: Arquitectura vegetal ideal y estrategias de mejoramiento, Molecular Plant (2025). DOI: 10.1016/j.molp.2025.04.004
