Los investigadores Milind (derecha) y Sathyanarayana (izquierda) con Sharma, registrar datos sobre la altura de las plantas en los gandules. Crédito:PS Rao.
Domesticar plantas para que crezcan como cultivos puede convertirse en una guadaña de doble filo.
Por un lado, seleccionar rasgos deseables específicos, como altos rendimientos, puede aumentar la productividad de los cultivos. Pero otros rasgos importantes, como resistencia a plagas, puede perderse. Eso puede hacer que los cultivos sean vulnerables a diferentes estreses, como enfermedades y plagas, o los efectos del cambio climático.
Para reducir estas vulnerabilidades, los investigadores a menudo recurren a los parientes silvestres de los cultivos. Estos parientes silvestres continúan evolucionando en la naturaleza, a menudo en condiciones adversas. Poseen varios genes útiles para los rasgos deseables. Estos rasgos incluyen altos niveles de resistencia a enfermedades y tolerancia al estrés ambiental.
En un nuevo estudio, Los científicos informan de avances significativos en la transferencia de rasgos de resistencia a enfermedades y estrés de parientes silvestres de varias leguminosas a sus variedades domesticadas. Esta investigación se llevó a cabo en el Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para los Trópicos Semiáridos (ICRISAT) en Patancheru, India.
Legumbres como el garbanzo, gandul y maní, se encuentran entre los pocos cultivos que crecen bien en las escasas precipitaciones y en los suelos marginales de los trópicos semiáridos. Pero se enfrentan a desafíos importantes, dice Shivali Sharma, autor principal.
"Los cultivos de leguminosas se ven muy afectados por las enfermedades, plagas de insectos, sequía, estrés por calor, y salinidad, "dice Sharma". Además, Las regiones semiáridas son altamente vulnerables al cambio climático. Estos factores limitan los cultivos de leguminosas.
Un investigador (Sriniwas) registra datos sobre cruces de maní. Crédito:PS Rao.
Hay varios parientes silvestres de estos cultivos que son resistentes a plagas y enfermedades. "Existe una necesidad urgente de encontrar e introducir estos genes útiles de parientes silvestres en cultivares, ", dice Sharma. Eso mejoraría la resistencia de las variedades de leguminosas domésticas y sostendría la agricultura en estas regiones.
Puede ser un gran desafío, ya menudo imposible, criar cultivos domésticos directamente con sus parientes silvestres. Por ejemplo, de las ocho especies silvestres anuales de garbanzo, solo uno es fácilmente cruzable con garbanzos cultivados y produce descendencia fértil.
Similar, Las variedades silvestres de maní son resistentes a las infecciones por hongos. Pero el cruce directo de maní silvestre y domesticado es un desafío debido a las diferencias en cómo se empaqueta el ADN en sus células. Adicionalmente, estas especies no se cruzan bien con los cultivares.
La mayoría de las variedades silvestres de maní son diploides:su ADN está organizado en dos conjuntos de cromosomas por célula, al igual que en los humanos. Durante la reproducción, un grupo proviene del progenitor masculino y el otro grupo proviene del progenitor femenino.
Plantas de cacahuete domesticadas, por otra parte, son tetraploides. Sus células contienen cuatro juegos de cromosomas. Los conjuntos de cromosomas en cada célula, llamado ploidía, dificulta el cruzamiento directo de variedades de maní silvestres y domésticas.
"Se necesita mucho tiempo y recursos para superar desafíos como estos, ", dice Sharma." Eso a menudo hace que los criadores se muestren reacios a utilizar directamente especies silvestres en los programas de cría ".
Los investigadores eliminan las anteras (castración) en gandules cultivados para garantizar una reproducción precisa. Crédito:PS Rao.
Programas de premejoramiento, como el del ICRISAT, invierten su tiempo y habilidad en los parientes de cultivos silvestres. Sharma y sus colegas criaron variedades de cacahuetes silvestres cuyas células tienen cuatro juegos de cromosomas. Luego identificaron cuáles de estas variedades silvestres tetraploides también eran resistentes a las infecciones por hongos. Luego se cruzaron con variedades de maní cultivadas para desarrollar nuevas líneas de mejoramiento con buena resistencia y rendimiento. Los fitomejoradores ahora pueden cruzar directamente estas líneas resistentes a los hongos con maní domesticado para crear nuevas variedades.
"Los parientes silvestres de los cultivos son el reservorio de muchos genes y rasgos útiles, ", dice Sharma." Es nuestra responsabilidad utilizar este tesoro escondido para las generaciones futuras ".
Es especialmente importante en el contexto de las legumbres porque brindan una gran cantidad de beneficios. Por ejemplo, las bacterias de sus nódulos radiculares atraen valioso nitrógeno atmosférico. Eso aumenta la fertilidad del suelo y reduce la necesidad de fertilizantes.
Las legumbres también son vitales para la seguridad alimentaria en los trópicos semiáridos y otras partes del mundo. Son una fuente importante de proteínas y micronutrientes. Combinado con cereales, son una dieta sustentable para personas de todo el mundo.
Y "los programas de premejoramiento son el primer paso para mejorar la nutrición y la resiliencia de las variedades modernas de leguminosas, "dice Sharma.
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