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Sacar más provecho de la naturaleza: el conjunto de herramientas genéticas encuentra un nuevo máximo para el rendimiento de los cultivos

Sacar más provecho de la naturaleza: el conjunto de herramientas genéticas encuentra un nuevo máximo para el rendimiento de los cultivos
Los científicos de CSHL han identificado un conjunto de variantes genéticas que pueden aumentar drásticamente la producción de tomate. En el extremo izquierdo está el rendimiento promedio de una planta que cultiva tomates enlatados estándar. Las siguientes tres pilas fueron producidas por plantas con mutaciones encontradas en el juego de herramientas. La combinación de mutaciones genéticas en el extremo derecho produce el doble de tomates que la variedad estándar. Crédito: Zachary Lippman / Laboratorio Cold Spring Harbor

Los científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) anunciaron hoy una nueva forma de aumentar drásticamente el rendimiento de los cultivos mejorando las ofertas de la Madre Naturaleza.


por Cold Spring Harbor Laboratory


Un equipo dirigido por el profesor asociado Zachary Lippman, en colaboración con colegas israelíes, ha descubierto un conjunto de variaciones genéticas que pueden impulsar la producción de fruta en la planta de tomate hasta en un 100%.

Los fitomejoradores podrán combinar diferentes variantes de genes entre el conjunto para crear una arquitectura vegetal óptima para variedades y condiciones de cultivo particulares. El conjunto de mutaciones permitirá a los agricultores maximizar el rendimiento de tomates y potencialmente de muchas otras plantas con flores , incluidos cultivos básicos como la soja.

«Tradicionalmente, los fitomejoradores se han basado en la variación natural de los genes de las plantas para aumentar el rendimiento, pero las ganancias de rendimiento se estancan», señala Lippman. «Existe una necesidad inmediata de encontrar nuevas formas para que los fitomejoradores produzcan más alimentos». En todo el mundo, más de 842 millones de personas no reciben una alimentación adecuada, aproximadamente 1 de cada 8 personas viven en la actualidad. Se espera que aumente el costo de los alimentos y es probable que el hambre se generalice a medida que la población mundial se expanda a más de 9 mil millones para 2050.

Los humanos antiguos y los primeros fitomejoradores reconocieron que la selección de plantas con arquitecturas modificadas podría tener un impacto importante en la cantidad de fruta que producen. En términos científicos generales, explica Lippman, «la arquitectura de las plantas es el resultado de un delicado equilibrio entre el crecimiento vegetativo (brotes y hojas) y la producción de flores. Para aumentar el rendimiento de los cultivos , queremos que las plantas produzcan tantas flores y frutos como sea posible, pero esto requiere energía – energía que se produce en las hojas «.

En los tomates y todas las demás plantas con flores, el equilibrio entre el crecimiento vegetativo y las flores está controlado por un par de hormonas opuestas, llamadas florigen y anti-florigen. El trabajo anterior de Lippman y sus colegas israelíes mostró que una mutación en florigen puede cambiar el equilibrio entre el crecimiento vegetativo y la floración, modificando la arquitectura de la planta de una manera que aumenta el rendimiento. Esto sugirió que el equilibrio entre florigen y anti-florigen podría no ser aún óptimo en plantas de tomate, a pesar de siglos de reproducción con variantes naturales.

Sacar más provecho de la naturaleza: el conjunto de herramientas genéticas encuentra un nuevo máximo para el rendimiento de los cultivos
Con múltiples variantes genéticas, los criadores pueden combinar diferentes mutaciones para proporcionar un nuevo óptimo para su variedad particular (como se muestra arriba) y condiciones de crecimiento. Crédito: Zachary Lippman / Laboratorio Cold Spring Harbor

En un estudio publicado hoy en Nature Genetics , el equipo de Lippman identifica una serie de nuevas mutaciones genéticas que permiten, por primera vez, una forma de ajustar el equilibrio de florigen a anti-florigen. Esto maximiza la producción de frutas sin comprometer la energía de las hojas necesaria para mantener esas frutas. «Mezclamos y emparejamos todas las mutaciones», explica Lippman. «Y pudimos producir plantas con una amplia gama de arquitecturas. Juntos, nuestra colección de mutaciones forma un poderoso conjunto de herramientas para que los fitomejoradores identifiquen un nuevo óptimo en floración y arquitectura que pueda lograr ganancias de rendimiento previamente inalcanzables».

El gran beneficio del conjunto de herramientas, dice Lippman, es que permite a los agricultores personalizar las variaciones genéticas para variedades y condiciones de cultivo particulares. «Por ejemplo, descubrimos que las diferentes combinaciones aumentan los rendimientos de los tomates cherry y otros tomates frescos en comparación con los tomates que se procesan para salsa, salsa de tomate y otros productos enlatados. Hemos probado esto en múltiples antecedentes genéticos, en varios años, y en múltiples entornos, y el conjunto de herramientas siempre proporciona un nuevo rendimiento máximo «.

Es probable que estos resultados sean ampliamente aplicables a otros cultivos con flores, dice Lippman. Ya se sabe que las mutaciones que afectan al florígeno y al anti-florígeno desempeñan un papel en el control de la arquitectura de la planta para los cultivos oleaginosos de colza y girasol, y se pueden aplicar en ellos. Pero el equipo está ansioso por pasar a cultivos alimentarios críticos, específicamente la soja, que comparten muchas similitudes de crecimiento con el tomate.



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