Cultivos híbridos de alto rendimiento que puedan propagarse indefinidamente sin sexo
A principios del verano, polinizadores inusuales se precipitan sobre los campos de arroz en Texas y Arkansas. Helicópteros pequeños y ágiles vuelan bajo y de manera constante para que sus rotores expulsen el polen de una hilera de plantas a otra. Los vuelos ayudan a RiceTec, una empresa de fitomejoramiento, a producir semillas para variedades robustas y de alto rendimiento de arroz que se cultivan en el sur de los Estados Unidos. Es una forma costosa y complicada de crear semillas.
Pero el esfuerzo vale la pena porque las semillas brotan en plantas con una misteriosa robustez y resistencia. El fenómeno, llamado vigor híbrido, proviene del cruce de dos cepas de padres endogámicos. No está claro por qué los híbridos son superiores a las plantas normales, pero una hipótesis de larga data es que las versiones favorables de los genes de un padre dominan los genes recesivos de bajo rendimiento del otro.
El desarrollo de variedades híbridas ha aumentado el rendimiento del maíz, el sorgo y otros cultivos hasta en un 50 % y ha resultado en otras características valiosas, como una mejor tolerancia a la sequía. Pero el método solo es factible en algunas especies; no existe una forma práctica de producir trigo o soja híbridos, por ejemplo. Y cuando funciona, requiere mucha mano de obra.
En el caso del arroz, las empresas de semillas primero deben desarrollar una variedad de plantas que no puedan autopolinizarse. Luego vienen los helicópteros, que barren el polen de una segunda cepa. El proceso debe repetirse para cada nuevo lote de semillas para evitar la reorganización de genes y la pérdida de rasgos favorables que ocurre durante la reproducción sexual ordinaria. “Es un sistema muy imperfecto”, dice José Ré, vicepresidente de investigación de RiceTec.
Los fitomejoradores han soñado durante mucho tiempo con una forma más fácil y poderosa de crear semillas híbridas. En la naturaleza, algunas especies de plantas se reproducen clonalmente: los huevos dentro de sus flores se convierten en embriones sin polinización, parte de un proceso llamado apomixis, «lejos de mezclarse» en griego. Si los investigadores pudieran modificar genéticamente los cultivos para que se reproduzcan a través de la apomixis, el proceso de creación de la primera generación híbrida aún podría ser laborioso. Pero entonces las compañías de semillas podrían propagar descendientes híbridos mucho más fácilmente.
Durante décadas, los científicos tuvieron un éxito limitado. Pero los avances recientes han acercado el concepto a la realidad. En 2019, un equipo internacional informó que había diseñado con éxito una línea de plantas de arroz que podían reproducirse clonalmente, la primera instancia de apomixis sintética en un cultivo.
Grupos de todo el mundo están trabajando para desarrollar variedades apomícticas de sorgo, tomates, alfalfa y otros cultivos. Hay una «sensación de emoción» palpable en el campo, dice Mary Gehring, bióloga molecular del Instituto Whitehead y el Instituto de Tecnología de Massachusetts que estudia el desarrollo en plantas apomícticas.
La tecnología no estará lista para ser comercializada durante años. “Todavía hay muchas cosas que no entendemos acerca de cómo hacer que sea eficiente para la agricultura”, dice Peggy Ozias-Akins, genetista de la Universidad de Georgia. Pero las empresas de semillas están prestando atención. La reproducción apomíctica simplificaría la forma en que producen semillas híbridas, aceleraría el lanzamiento de nuevas variedades y reduciría los costos.
La tecnología también podría beneficiar a los pequeños agricultores en los países más pobres que podrían no tener acceso regular a las semillas híbridas comerciales, porque podrían guardar las semillas producidas por la cosecha del año anterior. “Realmente sería un gran cambio de juego”, dice Adam Famoso, un mejorador de arroz de la Universidad Estatal de Luisiana.
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