EL BATÁN, México (CIMMYT) – Los científicos que luchan por aumentar la producción de trigo en más de un 60% en los próximos 35 años para satisfacer la demanda proyectada se sienten optimistas por haber empezado a desvelar los misterios genéticos que ayudarán a crear plantas más productivas.
En un estudio reciente realizado en 26 sitios internacionales con una nueva generación de líneas de mejoramiento de trigo cruzadas y seleccionadas para obtener características fisiológicas superiores, éstas rindieron, en promedio, 10% más que otras variedades de trigo.
En el estudio, los científicos identificaron varias características útiles de las plantas de trigo que les pueden ayudar a adaptarse al calor y a la sequía, como por ejemplo: una temperatura del dosel más baja que indica que la planta es capaz de acceder al agua del subsuelo cuando hay sequía y el hecho de que sus raíces proliferan en condiciones de calor con riego.
Descubrieron también que las plantas tienen la capacidad de almacenar azúcares en el tallo cuando las condiciones son buenas y de removilizarlas hacia el grano cuando se necesitan para llenar el grano, si las condiciones no permiten que haya suficiente fotosíntesis. La cera epicuticular también tiene una función importante porque refleja el exceso de radiación y reduce la evaporación de la superficie foliar, disminuyendo así el riesgo de fotoinhibición y deshidratación.
Asimismo, los científicos descubrieron que la biomasa aérea total (una característica que indica el estado físico de la planta) se puede convertir en un mayor rendimiento de grano, si se aplica una estrategia de cruzamiento correcta.
“Lo que hemos descubierto es una prueba conceptual —concretamente, que si diseñamos las cruzas con base en la fisiología del trigo, podemos generar una serie de genotipos nuevos con mucho mejor rendimiento y adaptación”, afirma Matthew Reynolds, científico distinguido y fisiólogo del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT).
“Tenemos un largo camino por recorrer, pero esperamos que a la larga este trabajo nos lleve a descubrir las mejores combinaciones de genes que generan perfiles específicos de calor y sequía.”
Calor
El cambio climático plantea riesgos considerables para la seguridad alimentaria y la estabilidad política. El trigo es un cereal alimentario básico que aporta el 20% de las calorías y las proteínas que consume la población mundial.
Las proyecciones indican que es muy probable que las lluvias sean más impredecibles y que las ondas de calor ocurran con más frecuencia y duren más en el siglo 21, según un reporte del Grupo Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC). En el informe se dice también que la temperatura ambiente promedio podría aumentar entre 2 y 5 grados Celsius, o más.
Un ejercicio exhaustivo de modelado, en el que se utilizaron datos de ensayos internacionales de calor coordinados por el equipo de fisiología de trigo del CIMMYT en los noventa, muestra que por cada grado que la temperatura promedio aumenta, el rendimiento de trigo disminuye 6%, y que, por tanto, si la temperatura aumenta 5 grados, la reducción del rendimiento sería de 30% o más.
“Una reducción del 30% en el rendimiento sería muy perjudicial para la seguridad alimentaria porque sabemos que la producción de trigo debe aumentar 60% solo para mantenerse a la par con las proyecciones del crecimiento de la población”, dice Reynolds. “Si esto se suma a los pronósticos de riesgos climáticos, los problemas aumentan –y si esto ocurre, tendremos que duplicar la capacidad de rendimiento de las variedades actuales”.
Aunque se proyecta que la demanda del trigo aumentará a una tasa anual de 1.7% hasta 2015, la productividad mundial aumenta a solo 1.1% Con los métodos de mejoramiento convencionales se obtiene menos del 1% anual, una barrera que los científicos pretenden derribar.
“Si la tasa relativa de mejora de los rendimientos continúa a su ritmo actual, habrá una enorme diferencia entre la cantidad de trigo producida y la cantidad que necesitamos para alimentar a la población mundial”, advierte Reynolds.
Plantas que necesitan menos agua
Los resultados de la investigación se concretarán como parte de las actividades del Consorcio Internacional para Aumentar el Rendimiento del Trigo (IWYP) y el Consorcio de Mejoramiento de Trigo para obtener Tolerancia al Calor y a la Sequía (HeDWIC), en apoyo al desarrollo de metodologías moleculares de mejoramiento que complementarán el método basado en caracteres.
Como parte de IWYP y HeDWIC, los científicos rediseñarán la planta de trigo introduciéndole caracteres adaptativos relacionados con temperatura extrema, fotoperiodo, profundidad del suelo y otros factores medioambientales. Asimismo, tratarán de aumentar radicalmente la eficiencia del uso de la radiación, así como entender cómo las plantas utilizan señales para coordinar sus actividades y responder a los cambios ambientales.
Cultivos como el del arroz y el triticale se pueden usar como modelos para rediseñar el trigo. El arroz es similar al trigo en cuanto a su metabolismo básico, pero tolera temperaturas más altas, señala Reynolds. El triticale también se puede utilizar como modelo porque casi nunca se acama –o se dobla– y sus espigas producen un mayor número de granos, agrega.
Los científicos también pretenden aumentar su conocimiento del papel de las raíces y su potencial para aumentar el rendimiento y la capacidad de las plantas de adaptarse a los factores adversos.
Dado que las raíces están ocultas y es problemático trabajar con ellas, su fisiología ha sido ignorada, en comparación con las partes superiores de la planta, pero las nuevas tecnologías de la planta están ayudando a revertir estas desventajas, señala Reynolds.
Ahora existen más posibilidades de contrarrestar esos problemas con una nueva generación de herramientas genómicas y otros métodos biotecnológicos que cada año se vuelven más potentes.
“La revolución en la fenómica —un trabajo en el que el grupo de fisiología de trigo fue pionero— sobre todo la teledetección para tomar la temperatura y los índices espectrales que revelan las propiedades fisiológicas específicas de las plantas, significa que ahora podemos evaluar un número mucho mayor de líneas que en el pasado”, continúa Reynolds.
“Ya seleccionamos 70,000 accesiones de la Colección Mundial de Trigo del banco de germoplasma del CIMMYT e identificamos un verdadero arsenal de materiales nuevos que serán de utilidad en este trabajo dirigido a acelerar el mejoramiento y el descubrimiento de genes en las próximas décadas. Por tanto, aunque el reto es enorme, seguimos siendo optimistas”.
OTROS ESTUDIOS RELACIONADOS
International Wheat Yield Potential Proceedings
Physiological traits for improving heat tolerance in wheat
Achieving yield gains in wheat
Translational research impacting on crop productivity in drought-prone environments