Los bancos de genes de todo el mundo contribuyen de forma importante a la conservación de la diversidad biológica.
por el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo
Tan solo en el Banco Federal de Genes Ex situ del Instituto Leibniz IPK se conservan más de 150.000 variedades antiguas. Además de los rasgos negativos, las variedades antiguas y exóticas poseen numerosas variantes genéticas valiosas que se han perdido en las variedades modernas, pero que podrían ser cruciales para la producción vegetal en el futuro. Pero ¿cómo se puede aprovechar este tesoro oculto de valiosa biodiversidad para la agricultura?
Esta es la pregunta que un equipo de investigación liderado por el IPK ha estado investigando. Mediante un enfoque interdisciplinario que involucra a fitomejoradores, fitogenetistas, fitopatólogos y bioinformáticos, lograron detectar nueva biodiversidad a partir de variedades antiguas para mejorar el rendimiento y la resistencia a la roya amarilla, con el fin de aprovecharla para la producción agrícola. Los resultados se publicaron en la revista Nature Genetics .
Gracias a la financiación continuada del trabajo durante seis años por parte del Ministerio Federal de Educación e Investigación, fue posible probar la extensa colección de variedades antiguas de trigo del Instituto Leibniz del IPK en cuanto a su rendimiento y resistencia a la roya amarilla en el laboratorio, pero también en ensayos de campo .
«Esto requirió una gran estrategia logística por parte de todos los participantes del proyecto y numerosos enfoques innovadores para evaluar el potencial de las variedades antiguas sin efectos disruptivos», afirma el Dr. Albert Schulthess, primer autor del estudio. Para determinar el potencial de rendimiento, las variedades antiguas se cruzaron con variedades élite adaptadas, por ejemplo. Solo entonces se hizo claramente visible el potencial de rendimiento de las variedades antiguas.
Y eso no es todo: los investigadores utilizaron los resultados para desarrollar líneas puente para el mejoramiento de trigo a partir de variedades antiguas prometedoras, cruzándolas con variedades actuales. El rendimiento de la progenie resultante sorprendió a los investigadores: «Observamos mayores rendimientos en algunas líneas puente en comparación con importantes variedades de élite actuales», afirma el Dr. Albert Schulthess, científico del grupo de investigación «Genética Cuantitativa».
El Prof. Dr. Jochen Reif, coordinador del consorcio y jefe del grupo de investigación, está convencido de que, gracias a la participación de las dos empresas de mejoramiento, se puede incrementar la biodiversidad del grupo élite mediante el uso de nueva y valiosa variación genética de las líneas puente: «Esto es fundamental para abordar los enormes problemas que el cambio climático plantea a la agricultura».
Los resultados del estudio suponen un gran avance hacia una agricultura con menor o nulo uso de pesticidas . «Mediante la secuenciación exhaustiva de variedades antiguas y nuevas, en combinación con los valiosos datos de campo, pudimos identificar posibles nuevas variantes genéticas de resistencia a la roya amarilla», afirma el Dr. Albert Schulthess. Esto no habría sido posible sin la decodificación del genoma del trigo, en la que el Instituto IPK Leibniz desempeñó un papel fundamental.
«Con las nuevas regiones genómicas que hemos descubierto en algunas variedades antiguas, podemos diversificar el sistema inmunitario del trigo», explica el Prof. Dr. Jochen Reif.
Sin embargo, aún quedan importantes desafíos por superar antes de que los nuevos genes de resistencia puedan utilizarse en la producción vegetal. Por ejemplo, es necesario validarlos e incorporarlos al genoma de las líneas élite. Idealmente, se lograría simultáneamente una comprensión más profunda de la naturaleza de la respuesta de defensa. Esto permitiría el uso de las nuevas fuentes de resistencia a largo plazo.
Más información: El premejoramiento basado en la genómica libera la diversidad en los bancos de genes para el mejoramiento del trigo, Nature Genetics (2022). DOI: 10.1038/s41588-022-01189-7
