Una colaboración en la que participan 15 institutos internacionales de ocho países ha optimizado los esfuerzos para introducir rasgos beneficiosos de las accesiones de trigo silvestre de los bancos de germoplasma en las variedades de trigo existentes.
Los hallazgos, publicados en Nature Food, extienden muchos beneficios potenciales a los programas nacionales de mejoramiento, incluyendo variedades de trigo mejor equipadas para prosperar en condiciones ambientales cambiantes. Esta investigación fue dirigida por Sukhwinder Singh, del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), en el marco del proyecto Seeds of Discovery.
Desde la llegada de las prácticas modernas de mejora de los cultivos, se ha producido un cuello de botella de la diversidad genética, porque muchos programas nacionales de mejora del trigo utilizan las mismas variedades en su programa de cruces como fuente “élite”. Esta práctica disminuye la diversidad genética, poniendo más zonas de trigo en riesgo de sufrir patógenos y factores de estrés ambiental, que ahora se ven exacerbados por un clima cambiante. A medida que la población mundial crece, las perturbaciones del suministro mundial de trigo tienen consecuencias más generalizadas.
El equipo de investigación planteó la hipótesis de que muchas accesiones de trigo de los bancos de germoplasma —grupos de material vegetal relacionado de una misma especie recolectado en un momento dado en un lugar concreto— presentan rasgos útiles para que los programas nacionales de mejoramiento los empleen en sus esfuerzos por diversificar sus programas de mejoramiento.
“Los bancos de germoplasma albergan muchas accesiones diversas de variedades locales de trigo y especies silvestres con rasgos beneficiosos, pero hasta hace poco no se había explorado todo el alcance de la diversidad y miles de accesiones han permanecido en los estantes. Nuestra investigación se centra en los rasgos beneficiosos de estas variedades a través de la cartografía del genoma y luego podemos entregarlos a los programas de mejora de todo el mundo”, dijo Singh.
Los enfoques adoptados actualmente para introducir genes beneficiosos externos en los cultivares de élite de los programas de mejoramiento requieren una cantidad considerable de tiempo y dinero. “El mejoramiento del trigo desde una perspectiva nacional es una carrera contra los patógenos y otras amenazas abióticas”, dijo Deepmala Sehgal, coautor y genetista de trigo en el programa global de trigo del CIMMYT. “Cualquier disminución del tiempo para probar y liberar una variedad tiene un enorme impacto positivo en los programas de mejoramiento”.
Tomando en cuenta la biodiversidad genética
Los resultados se basan en la investigación realizada a través del proyecto Seeds of Discovery, que caracterizó genéticamente casi 80.000 muestras de trigo de los bancos de semillas del CIMMYT y del Centro Internacional de Investigación Agrícola en Zonas Áridas (ICARDA en inglés).
En primer lugar, el equipo llevó a cabo un amplio metaestudio de los recursos genéticos de las variedades de trigo silvestre conservadas en los bancos de germoplasma para crear un catálogo de rasgos mejorados.
“Nuestra cartografía genética”, dijo Singh, “identifica los rasgos beneficiosos para que los programas de mejoramiento no tengan que buscar la proverbial aguja en el pajar”. Gracias al esfuerzo de colaboración del equipo de investigación, pudimos examinar un número de genomas mucho mayor que el que podría tener un solo programa de mejoramiento.”
Después, el equipo desarrolló un método de cruce estratégico a tres bandas entre 366 accesiones del banco de germoplasma y las mejores variedades de élite históricas para reducir el tiempo entre la introducción original y el despliegue de una variedad mejorada.
Impacto mundial
Los programas nacionales de mejoramiento genético pueden utilizar la diversa gama de germoplasma para realizar nuevos cruces o pueden evaluar el germoplasma en ensayos de rendimiento en sus propios entornos.
El nuevo germoplasma se está probando en las principales zonas productoras de trigo, como India, Kenia, México y Pakistán. En México, muchas de las líneas mostraron una mayor resistencia a los estreses abióticos; muchas de las líneas probadas en Pakistán mostraron una mayor resistencia a las enfermedades; y en la India, muchas de las líneas probadas forman ahora parte del sistema nacional de liberación de cultivares. En total, los programas nacionales de mejoramiento genético han adoptado 95 líneas para sus programas de mejoramiento específicos y siete líneas están siendo sometidas a ensayos varietales.
“Este es el primer esfuerzo de este tipo en el que el trabajo de premejoramiento a gran escala no sólo han mejorado la comprensión de las huellas del genoma exótico en el trigo harinero, sino que también han proporcionado soluciones prácticas a los mejoradores”, dijo Sehgal. “Este trabajo también ha aportado líneas de preselección a las líneas de rasgos dentro de los programas nacionales de mejoramiento”.
En la actualidad, muchas de estas líneas se están utilizando en líneas de rasgos en el CIMMYT para introducir estas nuevas regiones genómicas en líneas de élite avanzadas. Los investigadores están colaborando con fisiólogos del programa global de trigo del CIMMYT para diseccionar cualquier mecanismo fisiológico subyacente asociado a los hallazgos del equipo de investigación.
“Nuestra investigación supone un gran avance en la aportación de la variación del banco de germoplasma a los programas nacionales de mejora”, explicó Singh. “Lo más significativo es que este estudio arroja luz sobre la importancia de las colaboraciones internacionales para sacar productos exitosos y nuevos métodos y conocimientos para identificar contribuciones útiles en las líneas de élite”.
Lea el artículo completo:
Introgresión directa de diversidad no aprovechada en líneas de trigo de élite
Foto de portada: Un investigador sostiene una planta de Aegilops neglecta, un pariente del trigo silvestre. Aproximadamente cada 20 años, el CIMMYT regenera parientes silvestres del trigo en invernaderos, para disponer de suficientes semillas sanas y viables para su distribución cuando sea necesario. (Foto: Rocío Quiroz/CIMMYT)
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