La próxima revolución agrícola está aquí
A medida que el crecimiento de la población y el cambio climático amenazan la seguridad alimentaria, los investigadores de todo el mundo están trabajando para superar los desafíos que amenazan las necesidades dietéticas de los seres humanos y el ganado. Un par de científicos están argumentando ahora que existen los conocimientos y las herramientas para facilitar la próxima revolución agrícola que tan desesperadamente necesitamos.
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El profesor Zach Lippman, investigador del Instituto Médico Howard Hughes, del Laboratorio de Cold Spring Harbor (CSHL), se asoció recientemente con Yuval Eshed, experto en desarrollo de plantas del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel, para resumir el estado actual y futuro de la ciencia y la agricultura de las plantas.
Su revisión, publicada en Science, muestra ejemplos de los últimos 50 años de investigación biológica y destaca las principales mutaciones y modificaciones genéticas que han alimentado las revoluciones agrícolas del pasado. Éstas incluyen la sintonía de las señales de floración de una planta para ajustar el rendimiento, la creación de plantas que puedan tolerar más fertilizantes o climas diferentes, y la introducción de semillas híbridas para mejorar el crecimiento y resistir las enfermedades.
Los cambios beneficiosos como estos fueron descubiertos por primera vez por casualidad, pero la genómica moderna ha revelado que la mayoría de ellos están enraizados en dos sistemas hormonales básicos: Florigen, que controla la floración; y Gibberrellin, que influye en la altura del tallo.
Lippman y Eshed sugieren que en una era de edición genética rápida y precisa, las próximas revoluciones no necesitan esperar a los descubrimientos casuales. En cambio, al introducir una amplia variedad de cultivos en los cambios de estos sistemas básicos, se puede preparar el terreno para superar cualquier número de desafíos actuales.
Enanismo y revoluciones del poder de las flores
Para explicar su punto de vista, los científicos revisaron la investigación que se centró en los momentos clave de la historia agrícola, como la Revolución Verde.
Antes de la década de 1960, la fertilización para obtener un gran rendimiento de trigo hacía que las plantas crecieran demasiado altas. Agobiados por el peso de su abundancia granulada, los tallos de trigo se doblaban y se pudrían, lo que provocaba pérdidas de rendimiento. Sólo después de que el Premio Nobel Norman Borlaug comenzara a trabajar con las mutaciones que afectan al sistema Gibberellin, el trigo se convirtió en el cultivo más corto y fiable que conocemos hoy en día. El enanismo de Borlaug también se aplicó al arroz, ayudando a muchos campos a capear tormentas que sólo años antes habrían sido catastróficas. Esta nueva aplicación de la misma técnica a una planta diferente insinuó que un sistema central estaba en juego.
Los ejemplos más recientes que mencionan Lippman y Eshed incluyen los cambios sufridos por los cultivos de algodón en China. Allí, los cultivadores convirtieron la planta de plantación del sur, que normalmente se extiende por todo el país, en un arbusto más compacto y de floración más rápida, más adecuado para el clima del norte de China. Para ello, aprovecharon una mutación que afecta a Florigen, que favorece la floración, y su contrario, Antiflorigen.
Este tipo de cambio está relacionado con las obras de Lippman. A menudo trabaja con tomates y explicó que una mutación de Antiflorigen en el tomate fue también el catalizador que transformó el cultivo mediterráneo de la vid en los robustos arbustos cultivados en sistemas agrícolas a gran escala en todo el mundo hoy en día. Lo que llama la atención, dijo Lippman, es que el algodón es muy diferente a cualquier tomate.
"Son evolutivos muy diferentes en términos de la filogenia de las plantas. Y a pesar de eso, lo que hace que una planta pase de hacer hojas a hacer flores es lo mismo", dijo. "Ese programa central está profundamente conservado."
Ajuste fino de una revolución
Como se detalla en la revisión, esto ha definido lo que hace una revolución agrícola. Un sistema central (ya sea Gibberellin, Florigen o ambos) se ve afectado por una mutación, lo que resulta en un rasgo útil. En un momento de pura serendipia, las plantas que ostentan este rasgo son descubiertas por la persona adecuada.
Luego se necesitan muchos más años de cuidadosa crianza para modificar la intensidad de esa mutación hasta que afecte al sistema adecuado para la agricultura sostenible. Es como afinar un instrumento para producir el sonido perfecto.
Lippman y Eshed señalan que la edición de genes CRISPR está acelerando el proceso de ajuste. Sin embargo, muestran que la mejor aplicación de la edición de genes puede no ser simplemente sintonizar mutaciones revolucionarias preexistentes, sino más bien identificar o introducir nuevas mutaciones.
"Si la afinación pasada ha estado creando variación genética alrededor de esos dos sistemas centrales, tal vez podamos hacer más variedad dentro de esos sistemas", dijo. "Ciertamente mitigaría la cantidad de esfuerzo requerido para hacer ese ajuste, y tiene el potencial para algunas sorpresas que podrían aumentar aún más la productividad de los cultivos, o adaptarlos más rápido a las nuevas condiciones".
¿Un futuro en.... garbanzos?
Más de esa variedad genética también podría preparar el terreno para nuevas revoluciones agrícolas. Al introducir la variación genética en esos dos sistemas centrales que definen la mayoría de las revoluciones, los agricultores pueden llegar a saltarse el juego de la espera fortuita. El garbanzo es un ejemplo.
"Hay mucho más espacio para que podamos crear más diversidad genética que pueda aumentar la productividad y mejorar la supervivencia de la adaptación en suelos marginales, como en condiciones de sequía", dijo Lippman.
La resistencia a la sequía es sólo uno de los beneficios de los cultivos infrautilizados. Las revoluciones pasadas han permitido que los cultivos sean más fructíferos o que crezcan en hemisferios completamente nuevos. Tener un medio para continuar estas revoluciones con más cultivos y con mayor frecuencia sería una gran ayuda en un mundo lleno de gente, hambriento y en vías de urbanización.
"Dado que las mutaciones raras de Florigen/Antiflorigen y Gibberellin/DELLA engendraron múltiples revoluciones en el pasado, es muy probable que la creación de una nueva diversidad en estos dos sistemas hormonales desencadene aún más beneficios agrícolas", escribieron los científicos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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