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Cómo los científicos africanos están mejorando la yuca para ayudar a alimentar al mundo


Investigadores en Nigeria están combinando la genómica y la reproducción convencional para mejorar el cultivo básico de almidón


Amy Maxmen


IKENNE, Nigeria

“Me gusta este”, dice Ismail Rabbi, colocando su palma en una planta de yuca y sonriendo tímidamente, como un padre escogiendo favoritos. “No se ve impresionante, no es alto”, dice, “pero supera todos los obstáculos que le lanzamos”.

El rabino, genetista del Instituto Internacional de Agricultura Tropical (IITA) en Ibadan, Nigeria, y sus colegas están en una misión para mejorar la yuca ( Manihot esculenta ). También conocida como yuca o mandioca, sus raíces de almidón proporcionan alimentos e ingresos a más de 800 millones de personas en todo el mundo. En África, donde el consumo es mayor, las plantas de yuca tienen rendimientos más pequeños que sus primos en Asia y América del Sur. Sin embargo, las variedades africanas tienden a ser más tolerantes a las plagas, como la mortal enfermedad del mosaico de la yuca que ahora se propaga por toda Asia.

En noviembre, el rabino envió cinco variedades de yuca africana que resisten la enfermedad a Tailandia, el mayor exportador de yuca del mundo. Él y sus colegas crearon las plantas bajo los auspicios del proyecto de Reproducción de yuca Next Generation de US $ 62 millones, que el gobierno del Reino Unido y la Fundación Bill & Melinda Gates lanzaron en 2011. Los científicos del proyecto están utilizando datos genómicos para identificar rasgos útiles para la reproducción de yuca. Variedades que se adaptarán a las necesidades del mundo, protegiendo contra el hambre a medida que el clima se calienta, las poblaciones crecen y los virus se propagan.

Cuando las plantas africanas lleguen a Tailandia, los científicos las cruzarán con variedades de yuca adaptadas a Asia. Luego, analizarán la descendencia resultante en busca de marcadores genéticos que Rabbi y sus colegas usen para predecir la resistencia de una planta a los virus de mosaico, junto con otros 12 rasgos, como el color de la hoja y la cantidad de almidón comestible en cada raíz.

Estos marcadores genéticos han ayudado a los investigadores en Nigeria a producir ocho tipos de yuca que ahora están creciendo en parcelas de prueba en todo el país. Los científicos y los agricultores los compararán con las mejores variedades de yuca existentes en amplio uso.

En una ardiente tarde de noviembre, Rabí serpentea a través de una parcela de este tipo en Ikenne con Chiedozie Egesi, la líder del proyecto de Nueva Generación de Yuca de la Nueva Generación y genetista del IITA. Sus conversaciones se desvían hacia estrategias agronómicas y económicas que ayudarían a los agricultores a adoptar las nuevas variedades de yuca, como la creación de un mercado para las plantas. “No solo estamos sentados en una habitación y asegurándonos de que la planta funcione perfectamente”, dice Egesi. “Lo estamos llevando a los lugares donde surgen los problemas y siempre nos preguntamos cómo podemos hacer que nuestra ciencia sea útil”.

Raíz del problema

La yuca es un pilar para los agricultores de subsistencia en tres continentes porque sobrevive en suelos de mala calidad y hace frente a las sequías, y sus raíces se pueden recolectar en cualquier época del año. Pero existen amplias disparidades geográficas en los rendimientos de la yuca. Las variedades cultivadas en África promedian 8,8 toneladas de masa de raíz utilizable por hectárea, en comparación con las 13 toneladas por hectárea en las Américas y las 22 toneladas por hectárea en Asia (ver “Un alimento básico con almidón”).

Los investigadores han intentado durante mucho tiempo mejorar la situación de los agricultores africanos mediante la importación de variedades asiáticas y sudamericanas. Pero a estas plantas extrañas, que carecen de defensas contra los patógenos africanos, les ha ido mal. Y la crianza de variedades híbridas más resistentes ha resultado ser un desafío. Se requieren aproximadamente cinco años de reproducción para producir un híbrido digno.

Después de cada cruce, los criadores deben cultivar la descendencia durante aproximadamente un año y luego evaluar la calidad de las raíces, lo que requiere que cosechen, remojen, cubran y sequen las plantas experimentales antes de pesar el almidón que queda. Incluso entonces, una planta de alto rendimiento podría fundarse cuando se expone a ambientes hostiles.

Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.

Este proceso ineficiente de reproducción desperdicia tierras, mano de obra y dinero. Y aunque la yuca proporciona una de las mayores fuentes de carbohidratos para las personas en África, el maíz, el trigo y el arroz lo superan ampliamente en términos de ventas globales y subvenciones para investigación. El proyecto de Mejoramiento de Yuca de la Próxima Generación apunta a acelerar la creación de variedades de yuca más resistentes y mejorar los rendimientos, mediante el uso de la secuenciación genética para identificar los híbridos ganadores. Los investigadores del proyecto también están trabajando para estimular la inversión en el mercado, en parte a través de conversaciones con empresarios nigerianos que desean comprar y procesar raíces de yuca cultivadas por pequeños agricultores.

Ros Gleadow, un científico de plantas en la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, dice que el esfuerzo está muy atrasado. “Es fabuloso que la yuca finalmente esté recibiendo reconocimiento”, dice ella. “Hay que introducirlo en el siglo XX”.

Ambición creciente

Las ocho variedades de yuca que crecen en parcelas de prueba son productos de la primera ronda de fitomejoramiento del equipo del IITA. Los investigadores analizaron el ADN de alrededor de 2,500 plántulas que germinaron en 2013 e identificaron variedades prometedoras basadas en secuencias genéticas que tenían asociadas con rasgos particulares. Los datos analizados en octubre de 2018 muestran que las plántulas que llevan la huella genética asociada con altas concentraciones de β-caroteno, un precursor de la vitamina A, que es muy deficiente en las dietas de muchos africanos, tienen un 83% de probabilidad de expulsar el nutriente según lo previsto. nivel, dice rabino. Y las variedades con marcadores genéticos para la resistencia a la enfermedad del mosaico de la yuca resultan ser resistentes alrededor del 60% del tiempo.

“La selección genómica no es una panacea”, dice Rabí. “Pero las pruebas de parcelas son tan caras que al menos esto te ayuda a reducirlas”.

Los criadores de todo el mundo ya están utilizando los datos del centro nigeriano para verificar la resistencia de las plantas a la enfermedad del mosaico de la yuca. Los virus subyacentes a la plaga, que se propagan por las moscas blancas, impiden que las raíces crezcan. Los virus ya han marchado a través de África, causando hambrunas en las décadas de 1920 y 1990. En 2015, una severa cepa apareció en Camboya.

Transporte de yuca en Nigeria
Un agricultor transporta las raíces de yuca a Iwo, una pequeña ciudad en el estado de Osun en Nigeria, para su procesamiento. Crédito: Amy Maxmen

Los agricultores en Tailandia, América del Sur y las islas del Pacífico, donde la yuca es altamente susceptible a los virus que causan la enfermedad del mosaico, esperan mezclar alelos resistentes de África en sus cultivos a través de la reproducción convencional. Uno de estos cruces entre una planta colombiana y una variedad nigeriana ha sido ayudado por los marcadores identificados por los investigadores del proyecto de Nueva Generación de Yuca de Nueva Generación, y actualmente está creciendo en parcelas de prueba cerca del IITA.

En 2020, los científicos seleccionarán variedades de sus ocho principales actuales y las distribuirán en Nigeria. También están hablando con colegas en Tailandia, Laos, Brasil, Uganda y Tanzania sobre el envío de variedades allí. Y el equipo está tratando de encontrar formas de abordar los problemas que impiden que los agricultores adopten nuevos productos.

Soluciones de siembra

Egesi observó con cansancio en 2005 que una planta creada a través de una iniciativa de $ 12 millones financiada por la Fundación Bill y Melinda Gates fue promocionada por científicos, agencias de ayuda y los medios de comunicación, incluida la Naturaleza . El proyecto, llamado BioCassava Plus, modificó genéticamente una variedad de yuca para incluir hierro, zinc y otros nutrientes. Egesi sabía que muy pocos agricultores africanos podían permitirse el mantenimiento, incluida la aplicación de herbicida, necesaria para mantener viva la planta. “Solía ​​ser una persona tímida, pero ahora tengo una voz”, dice. “Me estoy asegurando de que veamos todas las cosas, y no solo la tecnología”.

Cuando se pregunta a los agricultores nigerianos por qué no cultivan más de sus variedades favoritas de yuca, a menudo responden que no tienen suficientes plantas para hacerlo. La yuca se propaga sembrando pedazos del tallo de una planta madura, en lugar de sembrar semillas. Cada recorte hace brotar un clon de su padre, y así pueden pasar años antes de que un campo se llene con la misma variedad. Y la calidad de una variedad se degrada con el tiempo cuando la yuca se cultiva de esta manera, porque los clones heredan patógenos de sus padres y adquieren mutaciones; este último puede llevar a una ‘fusión mutacional’ 1 .

En 2016, la genetista del IITA Elohor Mercy Diebiru-Ojo y sus colegas desarrollaron una solución alternativa: el primer sistema semihidropónico para el cultivo de la yuca. En su laboratorio, brotes delgados de yuca crecen bajo luces fluorescentes en cajas de plástico transparentes llenas de suelo acuoso. Cada dos semanas, el equipo corta los retoños en los nodos donde se ramifican y replantea los fragmentos. Dentro de 2 meses, pueden producir 100 plantas de un solo padre que están listas para plantar en el exterior.

Al levantar una caja de plántulas cultivadas usando el método, Diebiru-Ojo dice que algunos agricultores que ella conoce le han dicho que están dispuestos a pagar por tales plantas premium. Ella espera que esto fomente el crecimiento de las empresas que venden brotes de yuca de alta calidad a los agricultores, para que las mismas plantas no se clonen durante demasiadas generaciones. “Cuando este proyecto termine”, dice, “quiero que el sistema continúe”.

Si las nuevas variedades no logran enraizarse, los virus finalmente tendrán su camino. Mirando a su campo de yuca, Egesi dice: “Estoy realmente emocionado de ver que ninguno de estos muestra signos de enfermedad”. Añade: “en el momento en que el gobierno los aprueba, debemos enviarlos a la gente”. ”


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