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Se necesita un mejoramiento de precisión para adaptar el maíz al cambio climático


El cinturón de maíz de EE. UU. Y el maíz europeo deben su existencia a un cambio histórico: la capacidad de esta planta, originaria de los trópicos, de florecer lo suficientemente temprano como para evitar el invierno.


por Max Planck Society


La investigación dirigida por la Universidad de Cornell en Nueva York y el Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo en Tübingen, Alemania, revela que los pueblos indígenas en el suroeste de Estados Unidos comenzaron el proceso de adaptación del maíz a las estaciones templadas de crecimiento hace 4000 años y lo refinaron en los siguientes 2000 años.

A partir de este momento, creció lo suficientemente bien como para proporcionar una fuente confiable de subsistencia, principalmente en guisos y sopas. También se mejoró su contenido nutricional: el estudio encuentra que algunas de las muestras arqueológicas tenían núcleos amarillos con alto contenido de betacaroteno, la evidencia más temprana de que las personas comían maíz amarillo. También era probable que los granos fueran de la variedad reventadora.

Los agricultores lo adaptaron utilizando la diversidad genética de variedades domesticadas y parientes de pastos silvestres ya presentes en México. Con el tiempo, sus selecciones significaron que las variedades se volvieron dominantes para las variantes genéticas que impulsan la floración temprana, lo que les permite hacer frente a una temporada de crecimiento más corta y diferentes duraciones del día. Esto tomó milenios para lograrlo.

Mejora de la tolerancia climática con la ayuda de la cría selectiva

«Vemos una increíble variación genética en el maíz, pero llevó mucho tiempo acumular suficientes variantes de floración temprana en la misma planta para adaptarse a temporadas de crecimiento cortas. Un rasgo como el tiempo de floración es tan complejo que implica cambios en cientos de genes «, dice Kelly Swarts de la Universidad de Cornell y ahora en el Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo.

Las muestras revelan que el primer maíz que se adaptó con éxito para crecer en un clima templado era corto, tupido y probablemente era un maíz de tipo pop en comparación con las variedades modernas o variedades locales. Los autores encuentran que ayudó a conducir a todo el maíz templado estadounidense y europeo que se cultiva hoy en día. «Nuestros hallazgos muestran que, debido a su diversidad genética, el maíz tiene la capacidad de adaptarse a casi cualquier cosa que se le arroje», dice Swarts.

«Pero no tendremos el lujo de milenios para adaptar el maíz al desafío ambiental del calentamiento global y necesitaremos un mejoramiento de precisión, por ejemplo, con cultivos editados con genoma, para desarrollar rápidamente nuevas variedades. Mantener la diversidad en las variedades locales tradicionales de maíz también es importante». «La reproducción de precisión es muy prometedora, siempre y cuando comprendamos bien a qué apuntar estudiando la diversidad más amplia posible».

Diversidad genética del maíz.

Los científicos estudiaron 15 muestras de maíz extraídas de mazorcas de maíz fosilizadas descubiertas en un refugio de cueva seca conocido como Turkey Pen en el cañón Grand Gulch de Utah. «Fue muy emocionante llevar a cabo el primer análisis genético de las muestras desde su excavación en la década de 1970», dice Hernán Burbano del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo. «Las muestras estaban muy bien conservadas en este ambiente seco. Aunque los fragmentos de ADN eran cortos, en algunas muestras hasta el 80 por ciento de los fragmentos recuperados eran ADN de maíz con solo una fracción menor de origen microbiano. En consecuencia, fue posible caracterizar genéticamente variación en cada muestra en todo el genoma «, dice.

Los autores reunieron información de miles de variedades modernas de maíz endogámico . Para predecir la floración en las muestras arqueológicas muertas hace mucho tiempo, compararon los genomas de cepas antiguas y modernas. Para probar si sus predicciones eran precisas, desarrollaron poblaciones de descendientes de las variedades antiguas y las cultivaron para observar cuando florecían.

La validación mostró que las predicciones iniciales eran altamente precisas. Los estudios futuros de muestras de cultivos arqueobotánicos ahora podrían usar los mismos métodos. «No se creía posible identificar un rasgo como el tiempo de floración de las muestras arqueológicas y es solo debido a los recientes avances en la genómica antigua y moderna que hemos podido generar estas nuevas ideas», dice Swarts.


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