Un estudio con 162 híbridos identificó una variación críticamente baja para el rendimiento en líneas de madurez intermedia empleadas en el cinturón maicero
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Eduardo Schmitz
Un equipo encabezado por científicos de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign detectó una marcada pérdida de variación genética en uno de los principales grupos de líneas utilizadas para desarrollar maíz híbrido en Estados Unidos. La limitación afecta específicamente al rendimiento del grano en materiales de madurez intermedia, predominantes en la producción comercial del cinturón maicero.
El hallazgo no significa que las cosechas actuales estén condenadas a disminuir ni que todo el germoplasma estadounidense haya perdido diversidad. La advertencia se concentra en las líneas de madurez intermedia del grupo heterótico Stiff Stalk, conocido por las siglas SS, cuyo aporte genético resulta fundamental para obtener nuevos híbridos de alto rendimiento.
La investigación, publicada en la revista científica G3: Genes, Genomes, Genetics, indica que en ese subconjunto no se detectó variación suficiente de la capacidad combinatoria general asociada con el rendimiento. Sin nuevas fuentes genéticas, esta situación podría restringir el progreso de los programas de mejoramiento frente a enfermedades emergentes, condiciones ambientales cambiantes y mayores exigencias productivas.
La selección reiterada estrechó la base del maíz híbrido
La producción moderna de maíz aprovecha la heterosis o vigor híbrido. El principio consiste en cruzar líneas endogámicas pertenecientes a grupos genéticos diferentes para obtener una descendencia que supere el desempeño agronómico de sus progenitores.
Durante varias décadas, los mejoradores estadounidenses han cruzado principalmente materiales Stiff Stalk con líneas Non-Stiff Stalk, identificadas como NSS. La diferenciación entre ambos grupos favorece el vigor híbrido, pero la selección y reutilización de los progenitores más exitosos ha reducido progresivamente la variabilidad existente dentro de cada conjunto.
La elección recurrente de las mejores líneas permitió acumular características favorables y elevar la productividad durante generaciones. Sin embargo, también concentró el parentesco del material de élite. Este equilibrio entre selección y diversidad es decisivo porque una base genética amplia favorece el desarrollo de cultivos híbridos capaces de mantener el avance productivo.
La debilidad identificada es particularmente relevante porque los híbridos de madurez intermedia dominan la agricultura comercial de Estados Unidos. Ese país aporta cerca de un tercio de la producción mundial de maíz, por lo que las posibilidades futuras de su mejoramiento tienen implicaciones para las cadenas de alimentos, piensos, almidones, aceites y biocombustibles.
Los investigadores evaluaron 162 híbridos en más de 30 lugares
El equipo analizó 13 líneas endogámicas Stiff Stalk y 28 Non-Stiff Stalk, clasificadas según su floración en grupos de madurez temprana, intermedia y tardía. Los investigadores estudiaron la variación genética relacionada con el rendimiento del grano, la altura de las plantas y los días transcurridos hasta la aparición de las sedas y la antesis.
A partir de esos progenitores se produjeron 162 híbridos simples. Los materiales fueron cultivados en más de 30 localidades de Estados Unidos y Canadá, lo que permitió reunir datos fenotípicos bajo ambientes diferentes y comparar el comportamiento de los grupos de madurez.
El trabajo se desarrolló dentro de la iniciativa Genomes to Fields, creada en 2013 por mejoradores de maíz de distintas universidades estadounidenses. La colaboración facilitó el intercambio de germoplasma y la evaluación de materiales en múltiples condiciones productivas durante más de una década.
Los datos de campo se analizaron mediante modelos de predicción genómica que separaron los componentes relacionados con la capacidad de cada progenitor para producir descendencia superior. Los modelos también fueron empleados para estimar el comportamiento de cruces que todavía no habían sido probados físicamente.
La pérdida de variación no afecta a todos los materiales
Los resultados mostraron una variabilidad genética adecuada para los rasgos evaluados en las líneas tempranas y tardías de ambos grupos heteróticos. Las líneas Non-Stiff Stalk de madurez intermedia también conservaron suficiente variación vinculada con el rendimiento.
La señal crítica apareció en las líneas Stiff Stalk de madurez intermedia. En ellas no se detectó una variación significativa de la capacidad combinatoria general para la producción de grano, lo que limita las opciones disponibles para seleccionar progenitores capaces de transmitir mejoras adicionales.
Esta diferencia es importante para interpretar correctamente el estudio: el maíz como especie mantiene una amplia riqueza genética y los demás conjuntos examinados todavía ofrecen margen de selección. El problema reside en una reserva de mejoramiento de alta relevancia comercial, no en la desaparición general de la diversidad del cultivo.
La conservación de maíces criollos y sus adaptaciones locales demuestra la amplitud genética disponible fuera de los grupos comerciales más estrechos. No obstante, incorporar materiales distintos a líneas de élite requiere varios ciclos de cruzamiento y selección para conservar los rasgos útiles sin perder productividad, uniformidad y adaptación agronómica.
El germoplasma externo puede ampliar las opciones
Los autores proponen introducir deliberadamente nuevas fuentes de variación en las reservas empleadas por los programas de mejoramiento. Entre las alternativas mencionaron el programa Germplasm Enhancement of Maize del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, que incorpora materiales procedentes de distintas regiones del mundo a grupos heteróticos de élite.
El valor práctico de esa estrategia ya ha sido demostrado en la sanidad vegetal. Materiales tropicales procedentes de Cuba y Brasil aportaron fuentes de resistencia a la mancha de alquitrán del maíz, aunque esos recursos debieron evaluarse y cruzarse antes de poder contribuir al desarrollo de híbridos comerciales.
Los bancos de germoplasma y las colecciones especializadas cumplen una función complementaria. El centro de genética del maíz situado en el campus de Illinois conserva alrededor de 100.000 stocks mutantes que ayudan a investigar la función de genes relacionados con resistencia, tolerancia al estrés, arquitectura de la planta y calidad del grano. La continuidad de las colecciones genéticas de maíz del USDA resulta esencial para mantener esa capacidad científica.
Una advertencia para el mejoramiento a largo plazo
Los modelos genómicos evaluados lograron identificar híbridos superiores cuando disponían de información sobre los progenitores. Su desempeño disminuyó cuando esa información estaba ausente, una limitación que confirma que la predicción computacional no sustituye la calidad ni la diversidad del material biológico disponible.
La autora principal, Jenifer Camila Godoy dos Santos, señaló que el resultado constituye una advertencia y no el final del mejoramiento del maíz. Los avances obtenidos durante más de un siglo pueden continuar, pero requieren proteger la diversidad existente e introducir fuentes nuevas antes de que el estrechamiento genético reduzca aún más las posibilidades de selección.
Para los agricultores, el estudio no implica un cambio inmediato en la elección de semillas de la próxima campaña. Su alcance se sitúa en el desarrollo de los híbridos que deberán responder durante los próximos años a episodios de calor y sequía, nuevas enfermedades y variaciones en los ambientes productivos.
La ampliación de la base genética demanda planificación porque incorporar germoplasma externo puede introducir características agronómicas no deseadas. Los mejoradores deben realizar cruzamientos, evaluaciones y selecciones sucesivas hasta recuperar el desempeño comercial, un proceso que hace necesario actuar antes de que surja una emergencia productiva.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Universidad de Illinois Urbana-Champaign
G3: Genes, Genomes, Genetics
