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El uso del “trigo hexaploide sintético” derivado de plantas Aegilops agrega diversidad y resilencia al trigo harinero moderno

Un nuevo estudio muestra que las variedades mejoradas del trigo harinero obtenidas de cruces de trigo duro y Aegilops están ayudando a asegurar el futuro del cultivo.

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Elite wheat varieties at CIMMYT’s experimental station in Ciudad Obregon, in Mexico's Sonora state. (Photo: Marcia MacNeil/CIMMYT)
Variedades de élite provenientes de la estación experimental del CIMMYT en Ciudad Obregón, en el estado de Sonora, México (Foto: Marcia MacNeil/CIMMYT)

En un nuevo estudio, los científicos descubrieron que los segmentos del genoma de Aegilops están presentes en más de una de cada cinco líneas de trigo de élite desarrollado por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT).

Los científicos del CIMMYT y otros institutos de investigación han cruzado Aegilops con trigo duro —el trigo que se utiliza para la pasta— desde la década de 1980, con la ayuda de complejas manipulaciones de laboratorio. La nueva variedad, conocida como trigo hexaploide sintético, aumenta la diversidad genética y la resistencia del trigo notoriamente vulnerable debido a su baja diversidad genética, agregando nuevos genes para la resistencia a enfermedades, calidad nutricional y tolerancia al calor y la sequía.

El estudio, que tuvo como objetivo medir el efecto de estos esfuerzos a largo plazo utilizando tecnología molecular de vanguardia, también encontró que el 20% de las líneas de trigo moderno del CIMMYT contienen un promedio del 15% de los segmentos del genoma de Aegilops.

“Estimamos que una quinta parte de las líneas de mejoramiento de trigo de élite ingresadas en ensayos internacionales de rendimiento cuentan con al menos una contribución de Aegilops”, dijo Umesh Rosyara, mejorador genómico del CIMMYT y autor principal del artículo, el cual se publicó en Nature Scientific Reports. “Es mucho más de lo esperado”.

Aunque el proceso del trigo sintético puede ayudar a aportar la diversidad que tanto se necesita para el trigo moderno, el cruce con el trigo sintético es un proceso complicado que también introduce rasgos indeseables, que posteriormente deben eliminarse durante el proceso de mejoramiento.

“Muchos programas de mejoramiento dudan en usar parientes silvestres porque además de transferir los segmentos genómicos deseables se transfieren segmentos indeseables”, dijo Rosyara. “Los resultados del estudio pueden ayudarnos a diseñar un enfoque para eliminar rápidamente los segmentos indeseables mientras se mantiene la diversidad deseable”.

Las contribuciones en mejoramiento del CIMMYT están presentes en casi la mitad del trigo sembrado en todo el mundo, muchos de estos cultivares exitosos tienen trigo sintético en el fondo, por lo que el impacto en el mundo es notable, según Rosyara.

“Con esta mirada retrospectiva al desarrollo y uso del trigo sintético, ahora podemos decir con certeza que las mejores líneas de trigo seleccionadas en los últimos 30 años se están beneficiando de los genes de los parientes silvestres del trigo”, explicó. “Incluso, utilizando la tecnología de marcadores moleculares de vanguardia, deberíamos poder apuntar y capturar los genes más útiles de fuentes silvestres y aprovechar mejor esta rica fuente de diversidad”.

Los mejoradores modernos siguen los pasos de la naturaleza

El trigo harinero común que conocemos hoy surgió cuando un antiguo grano llamado trigo farro se cruzó naturalmente con Aegilops hace unos 10 000 años. Durante este cruce natural, muy pocos genes de Aegilops se cruzaron y, como resultado, el trigo harinero actual es bajo en diversidad para el genoma aportado por plantas Aegilops. Incomestible y consideradas maleza, las plantas Aegilops todavía tiene rasgos deseables que incluyen la resistencia a las enfermedades y tolerancia al estrés climático.

Los científicos buscaron ampliar la diversidad genética del trigo recreando la antigua cruza natural que dio lugar al trigo harinero, cruzando el trigo duro mejorado o el farro primitivo con diferentes variantes de Aegilops. Los trigos sintéticos resultantes se cruzaron nuevamente con trigos mejorados para ayudar a eliminar segmentos indeseables del genoma silvestre.

Una vez que se desarrolla el trigo sintético, se puede cruzar fácilmente con cualquier línea de trigo de élite, lo que sirve como puente para transferir la diversidad del trigo duro y Aegilops al trigo harinero. Esto ayuda a los mejoradores a desarrollar variedades de alto rendimiento con rasgos deseables para variedades de calidad y una amplia adaptación.

El CIMMYT es el primero en utilizar parientes silvestres del trigo a una escala tan grande, y los programas de mejoramiento de todo el mundo han utilizado las líneas de derivados sintéticos para desarrollar variedades populares y productivas de trigo harinero. Un ejemplo de esto es Chuanmai 42, lanzada en China en 2003 y la cual, destacó como la variedad de trigo principal en la cuenca de Sichuan durante más de una década. Otras líneas de derivados sintéticos como Sokoll y Vorobey aparecen en el linaje de muchas líneas de trigo exitosas, lo que contribuye a una estabilidad de rendimiento fundamental — la capacidad de mantener altos rendimientos a lo largo del tiempo en condiciones variables.

El uso exitoso a gran escala de los genes de parientes silvestres del trigo ha ayudado a ampliar la diversidad genética del trigo harinero moderno y mejorado el nivel de las variedades criollas. Esta diversidad es necesaria para combatir futuros desafíos ambientales, plagas y enfermedades para la producción de un grano que proporcione el 20% de las calorías consumidas por los humanos en todo el mundo.

Este trabajo fue apoyado por el Programa de Investigación de Trigo del CGIAR (WHEAT) y Seeds of Discovery (SeeD), una iniciativa de proyectos múltiples que comprende MasAgro Biodiversidad, una iniciativa conjunta del CIMMYT y la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural (SADER) a través del Proyecto MasAgro; el Programa de Investigación de Maíz del CGIAR (MAIZE) y un proyecto de infraestructura de cómputo y análisis de datos respaldado por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC por sus siglas en inglés). Los socios internacionales del CIMMYT participaron en la evaluación de los ensayos internacionales de rendimiento de trigo del CIMMYT.

Para obtener más información o agendar entrevistas con los investigadores, comuníquese con:

Marcia MacNeil, Gerente de Comunicación para WHEAT, CIMMYT
M.MacNeil@cgiar.org, +52 (55) 5804 2004, ext. 2070

Rodrigo Ordóñez, Gerente de Comunicación, CIMMYT
r.ordonez@cgiar.org, +52 (55) 5804 2004, ext. 1167

Acerca del Programa de Investigación de Trigo del CGIAR (WHEAT)
El Programa de Investigación de Trigo del CGIAR (WHEAT) es liderado por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) con el apoyo de Centro Internacional de Investigación Agrícola en las Zonas Secas (ICARDA por sus siglas en inglés) como su socio en investigación principal. El financiamiento proviene del CGIAR, gobiernos nacionales, fundaciones, bancos de desarrollo y otras agencias, incluyendo el Centro Australiano de Investigación Agrícola Internacional (ACIAR por sus siglas en inglés), el Departamento para el Desarrollo Internacional del Reino Unido (DFID por sus siglas en inglés) y la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID por sus siglas en inglés).

Acerca del CIMMYT
El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo es el líder mundial en investigación de maíz, trigo y sistemas agrícolas asociados financiada con fondos públicos. Con sede cerca de la Ciudad de México, el CIMMYT trabaja con cientos de socios en todo el mundo en desarrollo para aumentar de manera sostenible la productividad de los sistemas de cultivo de maíz y trigo, mejorando así la seguridad alimentaria global y reduciendo la pobreza. El CIMMYT es miembro del Sistema CGIAR y dirige los Programas de Investigación del CGIAR sobre Maíz y Trigo y la Plataforma de Excelencia en Mejoramiento. El Centro cuenta con el apoyo de gobiernos nacionales, fundaciones, bancos de desarrollo y otros organismos públicos y privados.