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Alianza global del CIMMYT lucha contra la mutación de la roya del trigo

La estación de investigación de Kenia ofrece una plataforma de ciencia de trigo única con impacto global.

La roya se produce principalmente en condiciones cálidas y húmedas, y es una seria amenaza biótica para el trigo que puede destruir las plantas sanas en un par de semanas antes de la cosecha, lo que genera enormes pérdidas de rendimiento para los agricultores. Junto con la roya de la hoja y la roya estriada, es una de las enfermedades fúngicas del trigo más amenazantes del mundo, temida por los agricultores durante siglos.

Hace dos décadas, en Uganda, se identificó una virulenta raza de roya conocida como Ug99. La cual continuó causando grandes epidemias en Kenia en 2002 y 2004. La enfermedad continúa evolucionando y emergiendo en nuevas razas. Ug99 y sus variantes se han extendido desde las tierras altas del este de África hasta Sudáfrica, Yemen e Irán, amenazando la seguridad alimentaria regional.

Para combatir este patógeno, el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y la Universidad de Cornell establecieron la Plataforma Internacional de Fenotipificación de la Roya en Njoro, Condado de Nakuru, Kenia, en colaboración con la Organización de Investigación Agrícola y Ganadera de Kenia (KALRO por sus siglas en inglés) a través del Proyecto de Resistencia Duradera al Óxido en Trigo (DRRW por sus siglas en inglés) en 2008.

Plantas de trigo resistentes a la roya (izquierda) y susceptibles (derecha) en las instalaciones de fenotipado de la roya en Njoro, condado de Nakuru en Kenia. (Foto: Joshua Masinde/CIMMYT)

Durante la última década, los mejoradores de trigo y los patólogos han trabajado en colaboración para mantenerse a la vanguardia sobre la roya de rápida evolución. Esta asociación ha dado como resultado el lanzamiento de más de 150 líneas de trigo en todo el mundo, con resistencia a Ug99 y sus variantes. El desarrollo de estas variedades de alto rendimiento adecuadas para diversas agroecologías ha sido posible con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates y el Departamento para el Desarrollo Internacional del Reino Unido (DFID por sus siglas en inglés), inicialmente a través del Proyecto de Resistencia Duradera al Óxido en Trigo (DRRW por sus siglas en inglés), administrado por la Universidad de Cornell.

El fenotipado — el uso de la tecnología de pruebas de campo para identificar los rasgos deseados de la planta — es un componente central en la instalación. La instalación utiliza el sistema de mejoramiento alternado entre México y Kenia para evaluar y seleccionar rápidamente las líneas de trigo para la resistencia a la roya. También evalúa el germoplasma de trigo de diferentes países y las cruces de diversos parientes para identificar y caracterizar nuevas fuentes de resistencia a la roya.

Reacción tardía

En la década de 1940, el ganador del Premio Nobel de la Paz, Norman Borlaug, comenzó a cultivar dos cultivos de trigo al año en condiciones de crecimiento contrastantes, un proceso conocido como “mejoramiento alternado”.

Wheat plants infested with stem rust. (Photo: Joshua Masinde/CIMMYT)
Plantas de trigo infestadas con roya. (Foto: Joshua Masinde/CIMMYT)

Hoy en día, un sistema de mejoramiento alternado entre Kenia y México permite a los mejoradores plantar en dos lugares para avanzar rápidamente en nuevas generaciones de plantas y exponer el trigo a diferentes tipos de estrés (abiótico y biótico).

Las pruebas realizadas en la estación de investigación del CIMMYT en Obregón, México, arrojan líneas de trigo adaptables a diferentes zonas agroecológicas con resistencia a razas locales de roya de la hoja y el patógeno de la roya. Pruebas adicionales en Kenia aumentan la resistencia a la roya Ug99 y sus variantes. Esto permite que las instalaciones de Njoro proyecten y seleccionen aproximadamente de 1 500 a 2 000 poblaciones segregadoras de trigo en el transcurso de dos temporadas.

“A través del mejoramiento alternado entre México y Kenia, las pruebas continuas de germoplasma de trigo, el mejoramiento rápido y el uso de tecnologías modernas de marcadores para la selección genómica, innovamos continuamente para desarrollar líneas de trigo mejoradas con un paquete de características deseadas en un período de tiempo mucho más corto.” Explicó Mandeep Randhawa, mejorador de trigo del CIMMYT y patólogo de la roya del trigo.

Los científicos en la instalación evalúan alrededor de 10 000 líneas de ensayos de rendimiento para la resistencia a la roya durante dos temporadas. Las líneas de mejor desempeño se someten a un segundo año de pruebas de rendimiento en cinco ambientes diferentes en Obregón: riego completo, sequía, cama plana, cama elevada y estrés por calor. Posteriormente, los mejoradores seleccionan y compilan líneas de alto rendimiento y las distribuyen como viveros internacionales a socios nacionales con la ayuda del banco de germoplasma del CIMMYT.

La instalación de diagnóstico de Njoro tiene capacidad para probar 50 000 líneas de trigo en un año. Alrededor de 20 países envían su germoplasma a la instalación para la evaluación de la roya. Alrededor de 600 000 líneas de trigo han sido evaluadas en Njoro durante los últimos 10 años.

El desafío crucial para los mejoradores es combinar todos los rasgos deseables en líneas individuales en un período más corto: cinco años en lugar de diez. Esos esfuerzos de mejoramiento tan complejos requieren un apoyo sostenido y cooperación internacional para desarrollar líneas de alto rendimiento resistentes al estrés adecuadas para diversas agroecologías.

El lugar dónde los investigadores vienen a aprender

Las instalaciones de Njoro desempeñan un importante papel en el desarrollo de capacidades para los científicos asociados y los estudiantes de maestría y doctorado. Cada año, entre 20 y 25 científicos de carrera temprana de todo el mundo reciben capacitación sobre cómo lidiar con posibles nuevas epidemias.

En la última década, el CIMMYT ha capacitado a más de 200 científicos en programas nacionales de investigación.

“Además de impartir conocimientos sobre nuevas técnicas en mejoramiento de trigo y genética”, dijo Mandeep, “normalmente utilizamos esas oportunidades para capacitar a los científicos en la evaluación de germoplasma para la resistencia a la roya y la estandarización de toma de notas sobre la misma.

“Con tal asociación, es más fácil y más rentable capacitar a nuestros investigadores locales de trigo en lugar de enviarlos a México. Hemos tenido un buen número de jóvenes científicos capacitados en esta instalación como resultado de esta valiosa asociación con el CIMMYT”, dijo Ruth Wanyera, investigadora principal de KALRO.

Fortalecer los programas nacionales los prepara de una mejor manera para poner en uso líneas mejoradas en el campo — un mandato clave del CIMMYT, el cual se cumple a través de las instalaciones de Njoro.

El personal de KALRO selecciona y marca plantas de trigo prometedoras con resistencia a la enfermedad de la roya en la instalación de fenotipado de roya en Njoro. (Foto: Joshua Masinde/CIMMYT)