El descubrimiento de un gen del trigo podría aumentar el rendimiento y la resistencia climática
Los científicos han descubierto nuevos conocimientos sobre la función de un conocido gen del trigo, el fotoperiodo-1 (Ppd-1), que afecta a su rendimiento. Este conocimiento podría mejorar la productividad agrícola y ayudar a los cultivos de trigo a adaptarse a los cambios climáticos en las principales zonas cerealistas.
Los fitomejoradores suelen utilizar el Ppd-1 para que el trigo florezca y cuaje antes en la temporada, evitando así las duras condiciones del verano. El Dr. Scott Boden, Future Fellow de la Escuela de Agricultura, Alimentación y Vino de la Universidad de Adelaida, explica: «El fotoperiodo-1 ha mejorado notablemente las variedades en regiones como Australia, India y el sur de Europa».
Sin embargo, las líneas de floración temprana a veces pueden producir menos semillas debido a cambios en su estructura floral, o espiga. Este estudio pretendía comprender el efecto de Ppd-1 en la espiga en desarrollo examinando las vías moleculares que controla, en particular durante la formación de los floretes y las espiguillas portadoras de granos, explicó Boden a Cosmos.
«Nuestra investigación ofrece nuevos objetivos a los mejoradores para mejorar el potencial de rendimiento o sincronizar la floración con condiciones favorables, lo que será cada vez más importante a medida que el clima siga cambiando», añadió Boden.
Ensayos de campo para probar el trigo editado genéticamente
El equipo de investigación de Boden está avanzando en su trabajo mediante ensayos de campo en el Recinto de Investigación de la Universidad para probar el rendimiento de las líneas modificadas genéticamente en condiciones reales.
Casualmente, investigadores alemanes descubrieron un efecto similar del factor de transcripción ALOG1 en la cebada, lo que ofrece interesantes perspectivas sobre la evolución de las inflorescencias más simples del trigo y la cebada en comparación con los patrones más ramificados que se observan en el arroz y el maíz.
Australia, el mayor exportador de trigo del mundo, produjo la cifra récord de 36,2 millones de toneladas en 2022.
«El trigo proporciona el 20% de las calorías y proteínas de la dieta humana. Para garantizar la seguridad alimentaria de una población mundial en crecimiento, los científicos y los mejoradores deben aumentar el rendimiento del grano de trigo en un 60-70% para 2050″, explicó Boden.
Nuestro estudio es crucial, ya que identifica dianas genéticas que pueden utilizarse con tecnologías modernas como la transformación y la edición de genes para crear nueva diversidad y mejorar la productividad de los cultivos».
«Esperamos que nuestra investigación descubra más genes que controlan el desarrollo de espiguillas y flósculos en el trigo, lo que contribuirá a las estrategias para aumentar el potencial de rendimiento».
Boden y su equipo llevan trabajando en este proyecto unos siete años, repartidos entre Adelaida y el Centro John Innes del Reino Unido, donde Boden trabajó anteriormente.
Se espera que los resultados beneficien a todas las variedades de trigo
Boden destacó la importancia mundial de su investigación: Los conocimientos adquiridos deberían aplicarse a todas las variedades de trigo. Una de las líneas que utilizamos incluye una variante de fotoperiodo-1 común en el cultivo australiano, por lo que muchos de los descubrimientos deberían ser transferibles a las variedades locales.
«También esperamos que la investigación beneficie a los mejoradores de todo el mundo, especialmente en países como India, Pakistán, México y China, donde los mejoradores utilizan habitualmente la variante Fotoperiodo-1 para modificar el tiempo de floración».
Los avances fundamentales de la investigación podrían beneficiar a los agricultores en un plazo de 5 a 7 años, aunque el calendario exacto es incierto, como suele ocurrir con la ciencia fundacional.
«No está claro cómo se aplicará esto directamente a los agricultores», dice Boden.
Comercialmente, los investigadores utilizaron la edición genética CRISPR/Cas9 para crear las líneas mutantes que verifican la función de los genes, por lo que la liberación de estas semillas puede requerir licencias si los análisis posteriores demuestran su beneficio para los agricultores.
«Sin embargo, en lo que respecta a la expresión génica, creemos que los resultados podrían beneficiar de inmediato a los ganaderos al identificar genes a los que dirigir los programas de mejora genética para aumentar la fertilidad.
También esperamos que nuestros hallazgos ayuden a otros investigadores del trigo a identificar genes que controlan rasgos clave relacionados con el rendimiento, con beneficios potenciales para los agricultores en 5-10 años».
Potencial de mejora del rendimiento del grano y futura liberación
«Este año estamos realizando un ensayo de campo con OMG para determinar si la línea mutante mejora la producción de grano. Si tiene éxito, incorporaremos estas ediciones en líneas de élite, que podrían ser liberadas en 5-7 años, dependiendo de los requisitos de licencia CRISPR.»
Este conocimiento genético del trigo llega en un momento crucial para la adaptación de los agricultores al cambio climático provocado por los gases de efecto invernadero y las emisiones de combustibles fósiles.
«El momento de la floración es crucial para los agricultores; las líneas de floración temprana corren el riesgo de sufrir daños por heladas, mientras que las de floración tardía se enfrentan al calor y la sequía de final de temporada», explica Boden.
«Creemos que el periodo de floración óptimo tradicional cambiará con el clima, lo que exigirá nuevas variedades que ofrezcan a los agricultores distintas estrategias de siembra y floración. Una de las líneas identificadas aquí podría respaldar nuevas estrategias de época de floración, sobre todo en sistemas de cultivos múltiples.»
