El fitomejoramiento o mejoramiento genético vegetal es un conjunto de estrategias aplicadas a la obtención de variedades con características deseables para los productores, la industria y los consumidores (resistencia a plagas, mayor rendimiento, mejor calidad industrial, mayor contenido de nutrientes, etc.). Su fin último es aumentar la producción de alimentos, fibra y energía. El uso de variedades mejoradas junto con la aplicación de buenas prácticas agronómicas le permite al productor obtener mayor productividad minimizando el impacto ambiental. Una muestra de ello es que, en maíz se logró aumentar seis veces el rendimiento por hectárea en los últimos 60 años. Por otra parte, las variedades mejoradas ofrecen productos de mejor calidad y generan puestos de trabajo. En nuestro país, la producción de nuevas variedades emplea a 116 mil personas y ocupa al 4% de los científicos. Acompañanos a hacer un breve recorrido por más de 10 mil años de fitomejoramiento.

Domesticación: la innovación más importante de la humanidad

Cuando, en el Neolítico, el hombre se asentó en las riberas de los ríos y comenzó a cultivar algunas plantas para alimentarse, se inició un proceso coevolutivo entre ambos al que hemos denominado domesticación. Las plantas silvestres fueron “obligadas” a crecer y fructificar como al ser humano más le convenía alterando su morfología y fisiología (mecanismos de dispersión de las semillas, latencia, contenido de sustancias tóxicas, etc.). La domesticación adaptó a los cereales a un ciclo anual, mejor germinación y facilidad de cosecha. Por ejemplo, en la cebada silvestre el raquis (unión de la semilla con la planta) es quebradizo para dispersar fácilmente las semillas a la madurez. Por el contrario, en la cebada cultivada el raquis es firme dando como resultado la indehiscencia; lo que facilita la recolección. Se dice que la indehiscencia es el sello distintivo de la domesticación, ya que hace que la especie dependa del ser humano y no de la naturaleza para su supervivencia. La consecuencia de la domesticación fue un excedente de alimentos que permitió el surgimiento de la escritura, el arte, las especializaciones, la urbanización y el origen del Estado. 

Mejoramiento con ciencia

A mediados del siglo XIX, Gregor Mendel enunció las leyes de la herencia sentando las bases de la ciencia que hoy conocemos como Genética. En el siglo XX, la aplicación de estos conocimientos permitió descubrir la heterosis (vigor híbrido) que llevó al surgimiento de los primeros híbridos de maíz comercializados en la década de 1920 en EE.UU. Estos materiales no solo aumentaron los rendimientos, sino que también facilitaron la cosecha con madurez y tamaño de planta uniformes. Por ese entonces también se comenzaron a hacer cruzamientos dirigidos entre plantas cultivadas o con especies silvestres para incorporar características de interés a los cultivos con la posterior selección de los mejores ejemplares para continuar el programa de mejoramiento. Así surgieron variedades mejoradas de trigo, arroz, cebada y muchos otros cultivos de interés alimenticio e industrial. La variedad de trigo “Veery” desarrollada por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y cultivada en 58 millones de ha de 36 países fue el resultado de 3.170 cruzamientos entre 51 parentales diferentes.

A mediados de siglo se descubrieron mutaciones naturales que causaban enanismo en arroz y trigo, características deseables para evitar el vuelco de las plantas y facilitar la cosecha mecánica. Los cruzamientos de variedades comerciales con estos enanos generaron nuevas variedades con mayor rendimiento y sanidad, dando origen a lo que hoy conocemos como Revolución Verde. Estas novedosas variedades enanas produjeron alimentos para millones de personas en territorios vulnerables. Después de la Segunda Guerra Mundial se comenzó a usar la energía nuclear y algunas sustancias químicas para generar mutaciones en plantas que pudieran servir para el mejoramiento. Estas técnicas dieron como resultado las mandarinas sin semillas, el pomelo rosado y miles de variedades de arroz, trigo, cebada y plantas ornamentales cultivadas en todo el mundo. Actualmente hay registradas alrededor de 3.500 variedades obtenidas por mutaciones que se cultivan en 210 países.

Más tarde, otros avances de la ciencia como el descubrimiento de la estructura del ADN, el código genético y la maquinaria celular para la producción de proteínas abrieron la puerta para saltar la barrera de las especies e incorporar en plantas ADN de bacterias o de plantas no emparentadas para conferirles características de interés agronómico. Uno de los ejemplos más importantes y extendidos en la agricultura mundial son los cultivos modificados genéticamente (GM) resistentes a insectos plaga que incorporan genes de la bacteria Bacillus thuringiensis que producen proteínas tóxicas para las plagas, pero inocuas para mamíferos. También son conocidos los cultivos GM tolerantes a herbicidas (maíz, soja, algodón, canola) o resistentes a virus (papa, papaya), entre otros.

Cambio de siglo, cambio en la precisión

La incorporación de genes mediante ingeniería genética para obtener plantas GM (transgénicas) se realiza al azar; es decir que no sabemos en qué parte del genoma se incorporará el transgén. Sin embargo, con el avance en la secuenciación de genomas y el descubrimiento, en bacterias, de las secuencias CRISPR podemos saber dónde está ubicado el gen de interés, cómo lo podemos “editar” para producir una característica deseada y las herramientas moleculares para hacerlo. Esta edición de genes, como se la denomina vulgarmente, puede activar o desactivar genes ocasionando mutaciones puntuales o generar un transgénico ubicando la construcción genética en un sitio específico del genoma. Actualmente hay diversos desarrollos en todo el mundo, pero muy pocas variedades comerciales. Estos desarrollos van en la línea de ediciones de múltiples genes para cambiar la arquitectura de los cultivos y así aprovechar mejor los recursos, “apagar” genes como el de la polifenol oxidasa para que las papas no se oscurezcan después de cortarlas o sustituir alelos de susceptibilidad a una enfermedad por su contraparte resistente.

Cada año los programas de fitomejoramiento ensayan a campo miles de variedades, llegando menos del 1% de ellas a convertirse en un producto comercial.

 

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