Un nuevo esfuerzo acelera el descubrimiento de diversidad de cultivos útiles para la resiliencia al clima

Los investigadores obtendrán variaciones genéticas útiles de los bancos de germoplasma del CGIAR para desarrollar cultivos inteligentes desde el punto de vista climático

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Un proyecto de 25.7 millones de dólares liderado por el CIMMYT y financiado por la Fundación Bill & Melinda Gates está acelerando el uso de la biodiversidad de los bancos de germoplasma del mundo para desarrollar nuevas variedades de cultivos para millones de pequeños agricultores que se enfrentan a los cambios climáticos.

Las altas temperaturas, la irregularidad de las lluvias, la sequía, las inundaciones y la subida del nivel del mar provocadas por el cambio climático ya están mermando las cosechas y extendiendo el hambre en millones de hogares de todo el mundo.

Para desarrollar de forma rápida y rentable variedades resistentes al clima de yuca, caupí, maíz, arroz y sorgo —cultivos que sustentan los ingresos y la seguridad alimentaria en África, Asia y América Latina— los socios del proyecto están vinculando los datos genéticos y medioambientales para encontrar y desplegar nuevas variaciones genéticas a partir de inmensas colecciones de semillas y esquejes vivos de esos cultivos.

Estas colecciones son mantenidas, estudiadas y compartidas por el CIMMYT y otros centros del CGIAR, la mayor asociación de investigación agrícola del sector público del mundo, y representan, entre otras cosas, las “variedades locales”, que son variedades autóctonas creadas y modificadas por los agricultores a través de la siembra selectiva durante milenios.

Los bancos de germoplasma del CGIAR son la principal fuente de la humanidad de nuevas variantes genéticas, o “alelos”, para mejorar la productividad de los cultivos y su resiliencia a la sequía, las enfermedades y otras limitaciones”, dijo Sarah Hearne, científica principal del CIMMYT y líder del proyecto. “El uso de nuevos alelos ha implicado típicamente pruebas de campo de fuerza bruta de muchos miles de muestras de bancos de germoplasma, un enfoque que es difícil de escalar, a menudo inexacto, y no simplifica el cruce de los alelos deseados en líneas de mejoramiento contemporáneas y de élite”.

La llegada de muchos marcadores moleculares nuevos y de bajo costo —señalizadores de ADN para los segmentos genéticos que controlan los rasgos físicos en plantas y animales— también ha supuesto un rápido avance en los análisis genéticos de las colecciones de los bancos de germoplasma. Junto con los estudios de invernadero y de campo de las plantas, los análisis han identificado variedades autóctonas que presentan una variación genética prometedora para la tolerancia a la sequía y al calor, pero a menudo sólo con una idea aproximada de qué variedades autóctonas llevan los nuevos alelos o dónde se encuentran los alelos en el genoma de la planta. Uno de los resultados es que la progenie de los cruces entre razas autóctonas y élites puede ser portadora de un alelo deseado, pero también de grandes segmentos de ADN vinculados a rasgos no deseados que son difíciles y costosos de eliminar.

Para solucionar este problema, el nuevo proyecto utiliza los datos de pasaporte de las muestras de semillas de los bancos de germoplasma, incluyendo cuándo y dónde se recogió una muestra, para determinar las condiciones ambientales (por ejemplo, el calor o la sequía frecuentes en torno al periodo de floración del cultivo) que ayudaron a dar forma a la evolución de una raza autóctona. La información medioambiental seleccionada y su presunta correlación con los tipos de plantas deseables se combina con los datos genéticos y todos ellos se utilizan en los análisis para discernir las asociaciones entre alelos específicos y una característica favorable del rendimiento de la planta, y para predecir el rendimiento potencial general de una raza autóctona.

Los resultados incluyen una mejor idea de la ubicación genómica de los nuevos alelos potencialmente favorables y de las mejores razas autóctonas para su posterior uso en el mejoramiento.

“También podemos tomar datos para futuros entornos objetivo —proyectando lo que los cultivos alimentarios van a enfrentar en 10-20 años— y predecir la composición genética de un genotipo ideal, que comprende colecciones de marcadores moleculares para los rasgos deseados”, explicó Hearne.

“A continuación, evaluamos en qué medida las variedades autóctonas e incluso las variedades de élite actuales se asemejan al ideal desde el punto de vista genético, lo que nos permite centrarnos con precisión en la elección de materiales de mejoramiento para un futuro probable”.

Este trabajo se basa en diez años de apoyo al CIMMYT por parte del Gobierno de México, el Fondo del CGIAR y el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC, por sus siglas en inglés) del Reino Unido. El proyecto es un “Sprint de Innovación” coordinado por la iniciativa Misión de Innovación Agrícola para el Clima (AIM4C), liderada por los Emiratos Árabes Unidos y Estados Unidos, y que forma parte de la Colaboración de Cultivos del Futuro de la Fundación para la Investigación de la Alimentación y la Agricultura (FFAR, por sus siglas en inglés). Entre los socios se encuentran el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), el Instituto Internacional de Agricultura Tropical (IITA, por sus siglas en inglés), el Instituto Internacional de Investigación sobre el Arroz (IRRI, por sus siglas en inglés), la Universidad de Cornell, la Universidad Estatal de Colorado, la Universidad de California-Riverside y la Universidad de California-Davis.