El arroz alimenta al mundo. Pero una hierba parecida tiene muchas maneras de salir adelante. El arroz maleza es una plaga agrícola con un impacto económico global.
por la Universidad de Washington en St. Louis
Es una maleza agresiva que supera al arroz cultivado y causa miles de millones de dólares en pérdidas de rendimiento en todo el mundo. Sólo en Estados Unidos, las pérdidas de cosechas atribuidas al arroz maleza podrían alimentar a 12 millones de personas más cada año.
Un estudio de la Universidad de Washington en St. Louis ofrece nuevos conocimientos sobre los cambios genéticos que dan al arroz maleza su ventaja sobre el arroz cultivado en las regiones tropicales del mundo. En un artículo en Nature Communications , los investigadores informan que una de las armas secretas del arroz con maleza es su promiscuidad: el arroz con maleza se cruza fácilmente con el arroz silvestre natural que crece cerca.
El biólogo Kenneth Olsen, profesor de biología en artes y ciencias George William e Irene Koechig Freiberg, trabajó con socios en China, Malasia y Tailandia para realizar esta investigación. Los científicos analizaron secuencias del genoma completo de 217 muestras de arroz silvestre, cultivado y con malezas y descubrieron que la hibridación del arroz silvestre con malezas ha contribuido sustancialmente a la evolución del arroz con malezas del sudeste asiático.
«En el caso del arroz, las barreras al flujo de genes entre el cultivo y sus parientes silvestres son bastante bajas en comparación con otras especies de cultivos», dijo Olsen. «Estos bordes porosos del arroz pueden facilitar la evolución y adaptación de las malezas emparentadas con los cultivos».
En general, la diversidad genética del arroz plantado en el sudeste asiático es mayor que en Estados Unidos. Existe una enorme demanda de arroz en el mercado en esta parte del mundo, y los factores climáticos y ambientales también influyen en las decisiones que toman los agricultores al plantar arroz.
«Los agricultores del sudeste asiático continental (incluidos Tailandia, Myanmar y Vietnam) y la mayoría de las regiones insulares de Indonesia, Filipinas y partes de Malasia cultivan una amplia gama de variedades de arroz de tierras bajas y altas», dijo BK Song, un investigador malasio del arroz maleza que es otro autor correspondiente del nuevo estudio. «Estas incluyen variedades de élite modernas y variedades locales tradicionales».
Los productores de arroz del Sudeste Asiático han avanzado hacia el uso de algunas de las mismas tecnologías de siembra mecanizada que utilizan hoy en día los productores industriales de arroz en Estados Unidos.
Pero una vez en el suelo, las plántulas de arroz plantadas en el sudeste asiático se codean con plantas de arroz silvestre que todavía se encuentran junto a los campos de arroz cultivados en la actualidad. Esto es algo que no sucede en los campos de arroz de Estados Unidos.
«El progenitor común del arroz silvestre, Oryza rufipogon, no está presente en las zonas templadas , incluidos Estados Unidos, el noreste de Asia y Europa», dijo Song. «El cruce entre arroz cultivado y arroz silvestre en los campos estadounidenses es imposible».
En su nuevo estudio, Olsen y sus colegas determinaron que la hibridación entre arroz silvestre y arroz maleza en el sudeste asiático ha permitido que algunas malezas se adapten mejor como malezas agrícolas, dándoles una ventaja competitiva sobre las plantas de arroz cultivadas. Por ejemplo, algunas de las malezas son muy efectivas para dispersar sus semillas en los campos de arroz porque llevan copias de genes del arroz silvestre que hacen que las semillas se rompan libremente del tallo del grano.
Los resultados genómicos también indicaron que el arroz maleza del sudeste asiático ha desarrollado sus trucos a través de muchas vías evolutivas diferentes que corren en paralelo, incluidas algunas malezas que se desdomesticaron o se volvieron salvajes, después de comenzar como arroz cultivado, además de aquellas que cambiaron como arroz cultivado. resultado del cruce con arroz salvaje .
Arroz con malas hierbas en Tailandia. Crédito: Chanya Maneechote
Productores de arroz en Tailandia. Crédito: Kenneth Olsen
«Nuestro estudio destaca cómo la introgresión adaptativa (en otras palabras, el flujo de genes ) de especies silvestres puede contribuir a la evolución de las malezas agrícolas», dijo Olsen. «Sabemos que este proceso ocurre desde hace algún tiempo, pero este es el primer estudio que proporciona una caracterización genómica detallada del fenómeno.
«Es importante reconocer que la domesticación de cultivos es un proceso evolutivo incremental, y no un evento de un solo paso», dijo. «Del mismo modo, creo que corremos el riesgo de simplificar demasiado el panorama al categorizar cada planta de arroz como silvestre, maleza o cultivo. La verdadera dinámica es mucho más compleja».
Y así continúa una batalla global contra el arroz maleza, con tantos frentes como campos hay.
Tonapha Pusadee, otro coautor del estudio, dijo: «En Tailandia, hay muchas maneras de controlar la invasión del arroz con malezas en los campos de arroz cultivados. Por ejemplo, algunos agricultores cortan las panículas o usan un químico para eliminar el arroz con malezas, que es más altos que el arroz cultivado, algunos agricultores optan por dejar los campos en barbecho durante unos años.
«Sin embargo, el manejo del arroz maleza en Tailandia hasta ahora no ha tenido éxito ya que el arroz maleza es más adaptable que el arroz cultivado en muchas características, excepto en la calidad de cocción del grano».
Más información: Li, LF. et al, Las fronteras porosas en la interfaz de cultivos silvestres promueven la adaptación de las malezas en el sudeste asiático, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45447-0
