Un equipo internacional ha logrado propagar una cepa comercial de arroz híbrido como clon mediante semillas con una eficiencia del 95 %.
Por Andy Fell, UC Davis
Esto podría reducir el costo de las semillas de arroz híbrido, poniendo cepas de arroz de alto rendimiento y resistentes a enfermedades a disposición de agricultores de bajos ingresos de todo el mundo.
Los híbridos de primera generación de plantas de cultivo suelen mostrar un mayor rendimiento que sus cepas progenitoras, un fenómeno denominado vigor híbrido. Sin embargo, este fenómeno no se mantiene si los híbridos se cruzan para una segunda generación. Por lo tanto, cuando los agricultores desean utilizar variedades de plantas híbridas de alto rendimiento, necesitan comprar nuevas semillas cada temporada.
El arroz, cultivo básico de la mitad de la población mundial, es relativamente costoso de cultivar como híbrido para una mejora del rendimiento de aproximadamente el 10 %. Esto significa que los beneficios de los híbridos de arroz aún no han llegado a muchos agricultores del mundo, afirmó Gurdev Khush, profesor adjunto emérito del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de California, Davis. Khush trabajó en el Instituto Internacional de Investigación del Arroz desde 1967 hasta su jubilación en UC Davis en 2002, donde lideró los esfuerzos para crear nuevas variedades de arroz de alto rendimiento, labor por la que recibió el Premio Mundial de la Alimentación en 1996.
Una solución sería propagar híbridos como clones que se mantendrían idénticos de generación en generación sin necesidad de cruzarlos. Muchas plantas silvestres pueden producir semillas que son clones de sí mismas, un proceso llamado apomixis.
«Una vez que tienes el híbrido, si puedes inducir la apomixis, entonces puedes plantarlo todos los años», dijo Khush.
Sin embargo, transferir la apomixis a un cultivo importante ha resultado difícil de lograr.
Un paso hacia las semillas híbridas clonadas
En 2019, un equipo dirigido por el profesor Venkatesan Sundaresan y el profesor adjunto Imtiyaz Khanday en los Departamentos de Biología Vegetal y Ciencias Vegetales de la UC Davis logró la apomixis en plantas de arroz, y aproximadamente el 30 por ciento de las semillas eran clones.
Sundaresan, Khanday y sus colegas de Francia, Alemania y Ghana han logrado una eficiencia clonal del 95 por ciento utilizando una cepa de arroz híbrido comercial y han demostrado que el proceso podría sostenerse durante al menos tres generaciones.
El proceso, de un solo paso, implica la modificación de tres genes llamados MiMe, que provocan que la planta pase de la meiosis (el proceso que utilizan las plantas para formar óvulos) a la mitosis (en la que una célula se divide en dos copias de sí misma). Otra modificación genética induce la apomixis. El resultado es una semilla que puede convertirse en una planta genéticamente idéntica a su progenitora.
El método permitiría a las empresas de semillas producir semillas híbridas más rápidamente y a mayor escala, además de proporcionar semillas que los agricultores podrían guardar y replantar de una temporada a otra, dijo Khush.
«La apomixis en cultivos ha sido objeto de investigación a nivel mundial durante más de 30 años, ya que permite que la producción de semillas híbridas sea accesible para todos», afirmó Sundaresan. «El consiguiente aumento de la producción puede ayudar a satisfacer las necesidades globales de una población en aumento sin tener que aumentar el uso de tierra, agua y fertilizantes a niveles insostenibles».
Los resultados podrían aplicarse a otros cultivos alimentarios , afirmó Sundaresan. En particular, el arroz es un modelo genético para otros cereales, como el maíz y el trigo, que juntos constituyen importantes alimentos básicos a nivel mundial.
Khush recordó que organizó una conferencia sobre apomixis en el mejoramiento del arroz en 1994. A su regreso a la UC Davis en 2002, entregó una copia de las actas de la conferencia a Sundaresan.
«Ha sido un proyecto largo», dijo.
Más información: Aurore Vernet et al., Apomixis sintética de alta frecuencia en arroz híbrido, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35679-3
