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Seguimiento de los genes del maní silvestre para mejorar la resiliencia de los cultivos

Seguimiento de los genes del maní silvestre para mejorar la resiliencia de los cultivos
Crédito: Universidad de Georgia

Hace una década, los científicos de plantas de la Universidad de Georgia David y Soraya Bertioli vivían y trabajaban en Brasil cuando comenzaron a preguntarse acerca de las plantas de maní que encontraban en diferentes rincones del mundo con una capacidad asombrosa para resistir enfermedades fúngicas sin el uso de fungicidas. 


por Allison Floyd, Universidad de Georgia


Los Bertiolis se preguntaban si estas diferentes plantas podrían tener algo en común. ¿Debían su resistencia natural a una única fuente genética?

Los fitomejoradores de todo el mundo han trabajado durante décadas para crear variedades de maní que puedan combatir las enfermedades fúngicas, y varias han tenido éxito. Aunque el papeleo no lo documentaba, los Bertiolis sospechaban que una humilde maleza de Bolivia era la fuente de toda esa resistencia a las enfermedades, y se dispusieron a investigar su teoría.

Esta es una historia sobre genes trotamundos . Los genes viajaron cuando los fitomejoradores intercambiaban semillas, pero también terminaron en los campos de maní cuando el polen se adhirió a las abejas, cuando las semillas individuales se deslizaron accidentalmente en una bolsa de otra variedad o cuando los errores de etiquetado cambiaron la providencia de semillas de diferentes fuentes. Una y otra vez, los genes silvestres hicieron tal demostración de fuerza con su resistencia a los hongos que los criadores los seleccionaron e hicieron nuevos cruces y variedades. Los genes pasaron de Estados Unidos a India, África, Brasil, China y Oceanea y viceversa.

A medida que se adoptaron las variedades genéticas mejoradas, los agricultores de subsistencia en África se entusiasmaron con la mayor producción de maní mejorado, mejor sabor y abundancia de hojas verdes saludables que quedan al final de la cosecha para alimentar a sus cabras. Para los agricultores a gran escala, los genes permitieron la producción de variedades más confiables, que podrían rociarse menos y, al mismo tiempo, producir más. En Brasil, donde los programas de fumigación estándar exigen nueve aspersiones por temporada, se produjo una variedad para el mercado orgánico, que no requirió ningún fungicida.

La historia de estos genes del maní se publica en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , junto con un pedido de dos docenas de investigadores líderes en el maní para facilitar y estimular las redes internacionales de colaboración e intercambio, que ayudan a hacer que el suministro mundial de alimentos sea más resistente. frente a los desafíos modernos.

Pioneros del maní

Los Bertiolis dirigen el Wild Peanut Lab en la Universidad de Georgia (parte del Instituto de Mejoramiento de Plantas, Genética y Genómica de la Facultad de Ciencias Agrícolas y Ambientales), así como proyectos separados con Feed the Future Innovation Lab for Peanut, una agencia de EE. UU. para el programa de investigación para el Desarrollo Internacional con sede en UGA.

Su trabajo principal es rastrear los genes de especies silvestres relativas de maní, identificar dónde se encuentran los genes que controlan ciertos rasgos en el genoma y hacer que esos rasgos entren en el cultivo de maní.

El maní moderno es una planta milagrosa. Proporciona una valiosa fuente de proteína vegetal, puede crecer en suelos y climas donde muchas otras plantas luchan, y deposita nitrógeno en el suelo para mejorar los campos agotados. Pero la especie tiene una diversidad genética limitada. Eso significa que los fitomejoradores que desean engendrar resistencia a enfermedades o tolerancia a la sequía, por ejemplo, tienen opciones limitadas.

Aprovechar las especies silvestres les brinda a los criadores de plantas un nuevo tesoro de recursos genéticos, pero el proceso de polinizar las plantas a mano y seleccionar las plantas con los genes adecuados de las especies silvestres requiere mucho tiempo y está lleno de trampas.

«Carolina del Norte fue uno de los lugares pioneros», dijo Soraya Bertioli. «Los científicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte hicieron cruces (con la especie silvestre diploide A. cardenasii) en la década de 1960. Después de años, esas líneas eventualmente se volvieron tetraploides y podrían cruzarse con cacahuetes».

El trabajo condujo a varios cultivares de maní, incluido Bailey, que sigue siendo el tipo de maní más cultivado en el mercado de Virginia en los EE. UU.

Sin embargo, una vez que los genes silvestres se cruzaron con éxito en el maní domesticado, la planta se veía idéntica a otros maníes y la gente rápidamente perdió la pista de las líneas especiales.

En 1978 y 1984, investigadores de Carolina del Norte compartieron semillas con investigadores del Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para los Trópicos Semiáridos (ICRISAT) en India, y los genes silvestres comenzaron su viaje alrededor del mundo.

El fitomejorador jefe de ICRISAT pronto notó la excepcional resistencia a las enfermedades de las nuevas plantas . Sabiendo lo valiosos que serían estos cacahuetes para los agricultores, se aseguró de que fueran transferidos a muchos países, donde se utilizaron para múltiples cruces en programas de mejoramiento.

«Originalmente, el origen de las líneas estaba enterrado en el pedigrí, pero después de algunas generaciones, esa información tiende a perderse», dijo David Bertioli. «Cuando se prueban miles de líneas de maní a la vez, y se realizan múltiples cruces nuevos, la información se vuelve compleja y se pierde el rastro de lo que se tiene».

Una vez que los Bertiolis se interesaron en la variedad de maní que encontraron en Brasil, comenzaron su investigación, empleando varios métodos de investigación: utilizando el genoma secuenciado del maní, junto con nuevos métodos de investigación basados ​​en el ADN, correspondiendo con los investigadores y buscando en documentos genealógicos antiguos y manuscritos. Después de una década de trabajo, Bertiolis rastreó la genética de A. cardenasii, que encontraron en los genes del maní en 30 países de África, Asia, Oceanía y América del Norte y del Sur.

En total, Bertiolis rastreó los genes del maní en Australia, Bangladesh, Brasil, Burkina Faso, China, Timor Oriental, Haití, Indonesia, Malí, Malawi, Mauricio, Mozambique, Myanmar, Níger, Nigeria, Filipinas, República de Guinea, Senegal. , Sudáfrica, Sri Lanka, Sudán, Taiwán, Tailandia, Trinidad, Uganda, Zambia, Estados Unidos y Vietnam.

Compartir la investigación es esencial

Las nuevas convenciones y tratados internacionales y las leyes de países con biodiversidad han inhibido enormemente las nuevas colecciones botánicas de especies silvestres y el intercambio de semillas. Estas restricciones han hecho que sea difícil o incluso imposible para los científicos recolectar y almacenar semillas genéticamente diversas antes de que se pierdan. Los fitomejoradores y las instituciones de investigación también tienen más dificultades para intercambiar semillas para adaptar los cultivos a los nuevos cambios provocados por las enfermedades emergentes y el cambio climático.

Las leyes que estaban destinadas a impedir que la gente monetizara los recursos de los países pobres, de hecho, han hecho que sea mucho más difícil para los científicos colaborar en proyectos a gran escala para mejorar la seguridad alimentaria.

Compartir las fortalezas genéticas a través de la semilla es esencial para la sostenibilidad, dijo David Bertioli. «Cuando se realiza un intercambio de germoplasma, se obtienen mejores cosechas, se obtiene gente mejor alimentada, se obtiene menos daño ambiental, se quema menos diesel. Se obtiene todo eso. Y el motor es el intercambio de germoplasma y la actitud de colaboración internacional».



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