Investigadores del USDA identificaron cómo funciona el gen Gb3 y desarrollaron marcadores de ADN que pueden facilitar la selección de variedades resistentes a una plaga capaz de provocar fuertes pérdidas en los cereales
Redacción: Redacción Mundo Agropecuario
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA-ARS), junto con colaboradores universitarios, lograron caracterizar y validar el funcionamiento del gen Gb3, una fuente de resistencia del trigo frente al pulgón verde o greenbug (Schizaphis graminum). El estudio, publicado el 23 de septiembre de 2026 en Nature Genetics y destacado por el USDA-ARS el 2 de octubre, muestra que este gen activa moléculas defensivas de la planta y aporta herramientas genéticas concretas para desarrollar trigos con una protección más duradera frente al insecto.
El avance aborda un problema agrícola conocido desde hace décadas. Los mejoradores habían identificado nueve genes de resistencia al pulgón verde y el primero, Gb1, se descubrió en la década de 1950. Sin embargo, según el USDA-ARS, ninguno de esos nueve genes había sido caracterizado previamente mediante una combinación de secuenciación precisa y validación funcional. El nuevo trabajo permite comprender qué hace realmente Gb3 cuando la planta es atacada.
La investigación resulta especialmente relevante para las Grandes Llanuras de Estados Unidos, donde el pulgón verde amenaza cultivos de trigo, sorgo y cebada. El USDA-ARS estima que los brotes graves pueden ocasionar pérdidas de alrededor de 100 millones de dólares. La búsqueda de resistencia incorporada directamente en las variedades complementa otras estrategias de protección del cereal, un campo en el que también se investigan ajustes de la fecha de siembra del trigo para reducir riesgos climáticos durante etapas sensibles del cultivo.
El gen Gb3 activa moléculas defensivas del trigo
El estudio identificó a Gb3 como responsable de una respuesta de defensa que implica oxilipinas, moléculas naturales producidas por las plantas y relacionadas con procesos de estrés y protección frente a agresiones externas.
Steven Xu, genetista investigador del USDA-ARS y uno de los autores del trabajo, explicó que la caracterización permitió observar que Gb3 ayuda al trigo a defenderse activando estas moléculas. El resultado proporciona una explicación molecular de cómo la planta detecta y responde al ataque del pulgón verde.
La publicación científica describe a Gb3 como un gen que codifica una proteína de fusión de quinasas particular. La importancia del resultado no reside únicamente en identificar su posición en el genoma, sino en demostrar funcionalmente su participación en la resistencia.
Esa diferencia es importante para el mejoramiento vegetal. Saber que una región genética está asociada con una característica favorable permite orientar la selección, pero conocer el gen responsable y validar su función ofrece una base mucho más precisa para seguirlo durante los programas de cruzamiento.
El pulgón verde daña el cereal de varias maneras
Schizaphis graminum puede perjudicar al trigo mediante la extracción directa de savia, la liberación de saliva tóxica durante su alimentación y la transmisión de enfermedades. Entre estas últimas se encuentra el virus del enanismo amarillo de la cebada, conocido internacionalmente por las siglas BYDV.
La enfermedad puede provocar enanismo, decoloración y necrosis de las hojas, retraso de la espigazón y disminución del rendimiento. Los áfidos actúan como vectores al adquirir y trasladar el virus mientras se alimentan de diferentes plantas.
La relación entre estos insectos y el BYDV ya ha impulsado diferentes estrategias de mejoramiento. En Reino Unido, por ejemplo, se desarrollaron variedades de trigo con resistencia al virus del enanismo amarillo de la cebada y a otra importante plaga del cultivo, mostrando cómo la genética puede incorporarse al manejo integrado de los cereales.
La resistencia varietal no significa que desaparezca la necesidad de vigilancia agronómica. Las poblaciones de insectos pueden cambiar y las presiones de selección pueden favorecer biotipos capaces de superar determinadas fuentes de resistencia. Por eso, disponer de diferentes genes y comprender sus mecanismos constituye una ventaja para los programas de mejoramiento.
Nueve genes eran conocidos, pero faltaba saber cómo funcionaban
Los genes de resistencia al pulgón verde identificados en trigo reciben designaciones Gb. Aunque algunos se han utilizado durante décadas, conocer que una planta porta un gen resistente no equivale necesariamente a comprender el mecanismo molecular mediante el cual se produce esa resistencia.
El trabajo encabezado por investigadores de las unidades de Mejoramiento de Cultivos y Genética del Western Regional Research Center, en Albany, California, y de Peanut and Small Grains Research, en Oklahoma, abordó precisamente ese vacío.
El equipo contó además con investigadores vinculados con la Universidad de California en Berkeley, la Universidad de California en Davis, Texas A&M University y Kansas State University, entre otras instituciones participantes.
La caracterización de genes de resistencia forma parte de una estrategia ampliamente utilizada para reducir la vulnerabilidad de los cereales. En otros problemas sanitarios del trigo, comprender cómo los patógenos consiguen superar las defensas naturales de la planta también está ayudando a identificar puntos débiles y nuevas posibilidades de mejoramiento.
Los investigadores desarrollaron marcadores de ADN para los mejoradores
Uno de los resultados con mayor aplicación práctica es la creación de marcadores simples de ADN asociados con la resistencia. Estas herramientas permiten a los fitomejoradores rastrear determinados genes en plantas jóvenes sin tener que esperar necesariamente a observar el comportamiento de cada línea durante una infestación natural.
Los marcadores moleculares pueden utilizarse para seleccionar progenitores y descendientes que porten características deseadas y acelerar la incorporación de resistencia dentro de germoplasma agronómicamente competitivo.
El USDA-ARS informó además que el equipo definió los mecanismos de cinco genes similares. Esto amplía el valor del estudio más allá de Gb3 y proporciona una base para investigar combinaciones de defensas que puedan resultar más difíciles de superar por las poblaciones de pulgones.
El organismo no afirma que el descubrimiento elimine la necesidad de controlar la plaga ni que las nuevas variedades resistentes estén ya disponibles comercialmente como resultado de este trabajo. Los marcadores constituyen herramientas para el mejoramiento y deberán utilizarse dentro de programas que posteriormente evalúen rendimiento, adaptación, calidad y estabilidad de la resistencia.
La resistencia genética puede reducir la dependencia del control químico
El control dirigido del pulgón verde mediante insecticidas puede aumentar los costos de producción y exige detectar correctamente cuándo la población alcanza niveles que justifican una intervención. El USDA-ARS señala además las implicaciones ambientales asociadas con depender de aplicaciones químicas para controlar los brotes.
Una variedad capaz de defenderse mediante sus propios mecanismos genéticos proporciona una protección que acompaña a la planta durante su desarrollo. Esto no convierte a la resistencia genética en sustituto automático de todas las demás prácticas, pero puede integrarse con monitoreo, manejo agronómico y control químico cuando este último sea necesario.
La utilización de resistencia natural frente a insectos tiene antecedentes importantes en trigo. En Canadá, el mejoramiento ha combinado resistencia al mosquito del trigo y características que reducen los daños de la mosca sierra, buscando disminuir pérdidas sin depender exclusivamente de insecticidas.
Esas experiencias también muestran una limitación: una resistencia genética debe gestionarse para prolongar su eficacia. Cuando una población de plagas queda sometida repetidamente a una misma barrera genética, los individuos capaces de superarla pueden adquirir una ventaja selectiva.
El reto es conseguir una resistencia más duradera
La identificación funcional de Gb3 permite estudiar con mayor precisión cómo responde el trigo y cómo interactúa el gen con diferentes poblaciones del insecto. El siguiente desafío para los programas de mejoramiento es aprovechar ese conocimiento sin depender de una única fuente de resistencia.
Una estrategia posible consiste en combinar genes con mecanismos complementarios. Para hacerlo de manera eficiente, los mejoradores necesitan conocer exactamente qué genes están presentes en cada línea, una tarea para la que los marcadores desarrollados por los investigadores resultan especialmente útiles.
La experiencia agrícola demuestra por qué esta precaución es necesaria. En Canadá, las medidas destinadas a preservar la eficacia de genes de resistencia frente a plagas del trigo incluyen estrategias dirigidas a reducir la presión evolutiva que podría favorecer poblaciones capaces de superar la protección varietal.
El trabajo sobre Gb3 no demuestra todavía cuánto tiempo conservará su eficacia una determinada variedad en todas las regiones productoras. Las interacciones entre genotipo del trigo, biotipo del pulgón, ambiente y prácticas agrícolas deberán continuar evaluándose en condiciones de producción.
El trigo sintético amplía la búsqueda de nuevas defensas
El USDA-ARS mantiene en paralelo otros proyectos destinados a ampliar el repertorio genético disponible contra el pulgón verde. Un programa iniciado en septiembre de 2026 busca identificar e introducir genes de resistencia al pulgón verde y al pulgón de la avena desde líneas de trigo hexaploide sintético hacia germoplasma de trigo pan adaptado.
El objetivo es encontrar nuevas fuentes de resistencia, caracterizarlas mediante marcadores moleculares e incorporarlas a líneas élite utilizando retrocruzamientos asistidos por marcadores. Esta estrategia puede complementar el conocimiento obtenido con Gb3 y disminuir la dependencia de un número limitado de genes.
El aprovechamiento de diversidad genética adicional es una herramienta recurrente en el mejoramiento de cereales. La ampliación del repertorio de defensas permite responder tanto a enfermedades como a insectos capaces de evolucionar frente a variedades cultivadas de manera extensa.
En trigo, este enfoque también se utiliza frente a enfermedades fúngicas. Investigaciones recientes han recurrido a genes y receptores inmunitarios para reforzar la resistencia, como muestra el desarrollo experimental de nuevos receptores capaces de reconocer efectores del hongo del añublo en trigo y cebada.
Un conocimiento molecular con aplicación directa en el mejoramiento
El principal aporte del nuevo estudio es conectar décadas de observaciones agronómicas con un mecanismo molecular verificable. Gb3 ya era utilizado en programas estadounidenses de mejoramiento y está presente en cultivares de trigo pan, pero ahora los investigadores disponen de una explicación funcional y herramientas de ADN para seguirlo con mayor precisión.
Esto permite pasar de seleccionar únicamente plantas que muestran resistencia a seleccionar también, mediante información genética, las combinaciones que los programas de mejoramiento consideran más convenientes.
Para los agricultores, la aplicación no será inmediata en forma de un nuevo producto que llegue al mercado esta temporada. El resultado se sitúa en una etapa anterior de la cadena: proporciona conocimiento y marcadores que los mejoradores pueden utilizar para desarrollar y evaluar futuras variedades.
La importancia productiva radica precisamente en esa base. Frente a una plaga que durante brotes graves puede generar pérdidas económicas muy elevadas en las Grandes Llanuras, comprender cómo el trigo activa su propia defensa ofrece una herramienta adicional para construir variedades menos vulnerables y diversificar las estrategias de manejo sanitario del cultivo.
Fuentes referenciales:
USDA Agricultural Research Service
Nature Genetics
USDA Agricultural Research Service – Proyecto de resistencia a áfidos en trigo
