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El fitomejorador aumenta la diversidad de la soja y desarrolla una planta resistente a la roya

El fitomejorador aumenta la diversidad de la soja y desarrolla una planta resistente a la roya
El genetista investigador Ram Singh cruzó la soja con una planta perenne silvestre relacionada de Australia, lo que introdujo una nueva diversidad genética en la planta de la soja. Crédito: L. Brian Stauffer

Tomó décadas de trabajo minucioso, pero el genetista investigador Ram Singh logró cruzar una variedad de soja popular («Dwight» Glycine max ) con una planta perenne silvestre relacionada que crece como una mala hierba en Australia


por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Tomó décadas de trabajo minucioso, pero el genetista investigador Ram Singh logró cruzar una variedad de soja popular («Dwight» Glycine max ) con una planta perenne silvestre relacionada que crece como una mala hierba en Australia, produciendo las primeras plantas de soja fértiles que son resistentes a roya de la soja, nematodo del quiste de la soja y otros patógenos de la soja.

Singh trabaja en la unidad de Investigación en Genética, Patología y Germoplasma de Soja / Maíz en el Departamento de Ciencias de los Cultivos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. La unidad es una división del Programa de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

Sus esfuerzos por introducir los atributos deseables de las especies silvestres y perennes de glicina en las plantas de soja comenzaron en la U. de I. en 1983 y siguieron un camino que involucró miles de experimentos, el desarrollo de un tratamiento hormonal que «rescató» semillas híbridas inmaduras de esterilidad y múltiples retrocruces de plantas híbridas con su «parental recurrente», Dwight.

El colaborador de Singh, Randall Nelson, el líder de investigación de la unidad de investigación de soja / maíz del ARS , planta semillas de los experimentos más prometedores de Singh, cultiva las plantas y distribuye sus semillas a otros científicos, quienes las seleccionan en busca de rasgos deseables y realizan sus propios experimentos de reproducción.

Un informe de este trabajo aparece en la revista Theoretical and Applied Genetics .

La soja es el segundo cultivo de campo más plantado en los EE. UU. Después del maíz, con un valor de más de $ 4 mil millones anuales en los EE. UU. Las variedades actuales de soja son susceptibles a una variedad de plagas y patógenos. Entre ellos, el gusano redondo parásito conocido como nematodo del quiste de la soja ataca las raíces de la soja y detiene su crecimiento. La roya de la soja, un hongo detectado por primera vez en los EE. UU. En 2004, contamina las hojas y finalmente defolia las plantas.

El fitomejorador aumenta la diversidad de la soja y desarrolla una planta resistente a la roya
Un cruce entre la soja y una especie relacionada, Glycine tomentella (que tiene hojas más pequeñas) produjo algunas plantas híbridas con resistencia a los patógenos comunes de la soja. Crédito: L. Brian Stauffer

Los científicos han sabido durante décadas que algunos parientes silvestres y perennes de la soja tenían rasgos deseables que muchos esperaban introducir en la soja, dijo Singh.

«Hay 26 especies silvestres de plantas perennes de glicina que crecen en Australia», dijo. Una especie, Glycine tomentella , fue de particular interés porque tiene genes de resistencia a la roya de la soja y al nematodo del quiste de la soja, dijo. «Mucha gente intentó hibridarlo con plantas de soja, comenzando en 1979 en la Universidad de Illinois». Pero los híbridos produjeron sólo plantas estériles, «y decidieron que era imposible», dijo Singh.

Sin embargo, continuó experimentando y finalmente desarrolló un tratamiento hormonal que interrumpió el proceso que provocó el aborto de las semillas híbridas. También desarrolló un método de cultivo de tejidos para producir varios embriones, y por lo tanto, varias plantas, de cada semilla. Las plantas se cultivaron en un invernadero, se dejaron florecer y se cruzaron de nuevo con Dwight.

Singh finalmente se decidió por una planta de glicina tomentella conocida como PI 441001 para estos experimentos porque la planta silvestre era inmune a la roya de la soja y al nematodo del quiste de la soja. También era resistente a la pudrición de la raíz por Phytophthora y podía tolerar la sal y la sequía.

A medida que continuaban los experimentos, Singh notó que cada generación de híbridos tenía un número diferente de cromosomas, lo que reflejaba su mezcla de cromosomas de soja y tomentella. El objetivo, dijo Singh, era aislar cada uno de los 39 cromosomas de tomentella, agregando uno a la vez a los 20 pares de cromosomas de la soja. De esa forma, toda la riqueza genética de tomentella podría capturarse en las plantas híbridas de soja.

El fitomejorador aumenta la diversidad de la soja y desarrolla una planta resistente a la roya
Décadas de trabajo generaron cientos de nuevos linajes de soja, muchos con características deseables. Crédito: Gráfico de Julie McMahon / Fotos de Ram Singh

Más cruces han introducido los genes de tomentella en los de las plantas de soja, creando plantas de soja con 40 cromosomas y algunos de los rasgos de tomentella más deseables.

Hasta ahora, el esfuerzo ha producido plantas que son resistentes a la roya de la soja , el nematodo del quiste de la soja o la pudrición de la raíz por Phytophthora. Algunas de las nuevas plantas producen más soja por planta que Dwight y algunas tienen un contenido de proteínas más alto que Dwight. (Ver gráfico).

La investigación continúa. Como resultado, los mejoradores de soja ahora tienen acceso a docenas de nuevos linajes de soja, cada uno con algunos de los rasgos de las plantas silvestres australianas.

El material genético de las especies silvestres de glicina «es como un tesoro encerrado en su interior», dijo Singh. «Con este método, estamos desbloqueando el tesoro».


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