Tesoros en el desván: Encontrar la diversidad almacenada en el banco de germoplasma de maíz

El CIMMYT y sus colaboradores han aumentado sus actividades de “premejoramiento”: lograr el acceso a la diversidad en su estado natural y perfeccionarla para facilitar la tarea de los mejoradores.

Cuando la organización predecesora del CIMMYT comenzó a trabajar en los años 40 en el mejoramiento del maíz para los países en desarrollo, su primer paso fue recolectar semilla de diversas razas criollas en los campos, los mercados y los hogares de los agricultores en toda América Latina. La semilla se clasificó según la raza, la ecología a la cual se adaptaba mejor (es decir, las tierras bajas tropicales, las tierras subtropicales de altitud media o las tierras altas), el tipo y el color del grano. Las clases se utilizaron después para formar un complejo genético al que se agregó material apropiado proveniente de otras fuentes, por ejemplo, de los programas de mejoramiento estadounidenses o de países en desarrollo.

Los mejoradores del CIMMYT y de los organismos colaboradores han recurrido a estos complejos para desarrollar cientos de variedades productivas de maíz que se siembran en las zonas tropicales y subtropicales. “Los complejos son la base de nuestro programa de mejoramiento”, dice Suketoshi Taba, jefe de recursos genéticos y premejoramiento de maíz en el CIMMYT. “Vinculan la enorme diversidad de las colecciones de semilla del banco de germoplasma con variedades mejoradas, que devuelven esta diversidad a los campos de los agricultores en una forma más productiva”.

Renovación de los complejos genéticos

Taba y su equipo han renovado recientemente los complejos. Los enriquecen continuamente con diversidad genética proveniente de diversas fuentes: el banco de germoplasma, las reservas para mejoramiento de los colaboradores y colecciones de los agricultores, por mencionar sólo algunas. “Consideramos los complejos genéticos como poblaciones de maíz en evolución para el futuro, un punto de fusión para muchos genotipos de maíz útiles”, dice Taba. “En los complejos, se perfecciona la diversidad que podría ser útil y luego se pone a disposición de los científicos para actividades de mejoramiento avanzado”.

El banco de genes es una valiosa fuente de características útiles para los complejos, pero, con 23,000 o más colecciones registradas de semilla, llamadas accesiones, también se asemeja al desván de la abuela: hay que revisar muchas cajas para encontrar sus tesoros. El grupo de Taba ha empleado avanzados análisis y modelos estadísticos para obtener subconjuntos accesibles y útiles a partir de los contenidos del banco y la semilla de los agricultores. Estos “subconjuntos centrales” se seleccionan cuidadosamente de manera que contengan la mayor parte de la diversidad de una raza específica y presenten características útiles, como alto rendimiento o resistencia a las enfermedades. Los subconjuntos centrales son agrupaciones virtuales, más que colecciones reales de semilla. Se vinculan con los datos agronómicos y con los registros sobre las accesiones originales, de tal modo que los usuarios pueden localizar tipos de maíz o características específicos y, en última instancia, la semilla misma.

 

Los complejos de maíz del CIMMYT son genéticamente diversos, pero sus componentes todavía están en grupos definidos que los investigadores tratan de separar y mezclar. El agrupamiento que se muestra aquí de genotipos del Complejo 25 —todos maíces tropicales de maduración tardía y de grano amarillo cristalino— se realizó usando datos de características agronómicas importantes. La clave da el número de genotipos en cada grupo.

Taba y su equipo usan los subconjuntos como “muestreadores” de la diversidad y los cruzan con líneas endogámicas elite para identificar genotipos que posean genes útiles de razas criollas, sin las típicas debilidades de estas razas. Los mejores productos se agregan a los complejos.

Romper los lazos que atan

El grupo también trabaja con los 32 complejos para aumentar las características deseables y desechar las no deseadas. “El rendimiento, por ejemplo, no es una característica dominante. Es resultado de muchos alelos recesivos —formas del mismo gen— que trabajan juntos”, explica Taba. “Se trata de reunir a los mejores alelos de cada una de quizás 30 ó 50 características, de tal modo que se acumulen sus pequeños efectos”.

A causa de la forma en que los segmentos del genoma se separan y recombinan en la reproducción, es más probable que los genes que están más cerca entre sí pasen como un solo bloque a las generaciones siguientes; se dice que están “ligados”. Como resultado, en el banquete de la diversidad las cualidades deseables a menudo son servidas junto con guarniciones mal acogidas de características inferiores.

“Los complejos están constituidos por distintas accesiones de razas, cada una con ligamentos característicos; eso es lo que las hace razas”, dice Duncan Kirubi, científico adjunto del CIMMYT que ha trabajado en premejoramiento. “Tratamos de romper los ligamentos normales y crear otros nuevos que hagan más accesibles para los mejoradores las características útiles”. Él y Taba aplican análisis estadísticos que permiten una visualización clara de los componentes del complejo (véase la figura). Los menos semejantes desde el punto de vista genético pueden ser cruzados para dotar a los complejos con nuevas combinaciones que contengan un mayor número de características favorables. Los investigadores también separan los subgrupos estrechamente unidos para mezclar nuevamente los contenidos del complejo y están comenzando a usar el fingerprinting del ADN para evaluar y vigilar la diversidad en los complejos. Por último, han clasificado los complejos en grupos heteróticos, que son apareamientos que se pueden usar para desarrollar híbridos productivos.

El mejoramiento de maíz con los agricultores

Taba y sus colaboradores están perfeccionando un método que combina la conservación in situ y el mejoramiento de las razas criollas de maíz con la participación de los agricultores, al mismo tiempo que se enriquecen y se aprovechan los complejos genéticos. (La conservación in situ de especies cultivadas, como el maíz, es la conservación de los recursos genéticos en los campos de los agricultores, en lugar de en los bancos de germoplasma.) Según Matthew Krakowsky, becario de posdoctorado en el CIMMYT, el primer paso consiste en catalogar los genotipos cultivados en un centro de diversidad para una determinada raza criolla. “Analizamos lo que los agricultores tienen, localizamos los genotipos que quieren mejorar y los cruzamos con nuestros materiales mejorados para enriquecerlos”, dice.

Por ejemplo, en 1997 Taba e investigadores del INIFAP comenzaron a trabajar con los agricultores en los Valles Centrales de Oaxaca, donde las variedades generadas por los investigadores habían tenido poco impacto. Se concentraron en mejorar Bolita, una raza criolla tolerante a la sequía que los agricultores aprecian especialmente por su calidad para la elaboración de tortillas. Los primeros esfuerzos dieron como resultado versiones refinadas de tipos clave de Bolita y los agricultores de todos los valles centrales ya están comprando semilla.

Los investigadores ahora tomarán una selección de los mejores genotipos de la zona y de los subconjuntos centrales de Bolita desarrollados con los agricultores, la cruzarán con plantas de complejos mejorados y cruzarán nuevamente la progenie resultante con las muestras originales de razas criollas. El primer cruzamiento con los complejos aportará características mejoradas; el retrocruzamiento final con la raza criolla asegura la conservación del tipo original de esa raza, es decir, la calidad y la apariencia del grano que prefieren los agricultores. “Este método también proporciona acceso a características valiosas de la raza criolla”, dice Krakowsky. Según Taba, se pueden perfeccionar métodos similares y extenderlos a muchas razas criollas cultivadas en América Latina.

 

Si desea mayor información, diríjase a: Suketoshi Taba (s.taba@cgiar.org) Matthew Krakowsky (m.krakowsky@cgiar.org)

Arribap

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August, 2004