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Los científicos han creado una fórmula para cultivos más sostenibles

Una fórmula para ayudar a los fitomejoradores y agricultores de todo el mundo a producir cultivos de una manera más sostenible .

Linum narbonense

Los resultados de la investigación arrojaron una fórmula que permite un cultivo más sostenible. / Foto: Universidad de Portsmouth

EurekAlert | University of Portsmouth

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Read in english: Scientists help reboot 50 years of plant advice to solve one of nature's biggest challenges

Científicos de la Universidad de Portsmouth y Royal Botanic Gardens, Kew, han ideado una fórmula para ayudar a los fitomejoradores y agricultores de todo el mundo a producir cultivos de una manera más sostenible.

La nueva lista de verificación, que se acaba de publicar en el Botanical Journal of the Linnean Society , guiará a los fitomejoradores a comprender mejor las especies que están tratando de mejorar . También les ayudará a encontrar formas de aumentar el crecimiento y el rendimiento de los cultivos utilizando especies de plantas silvestres de las que alguna vez fueron domesticadas.

Existe una necesidad urgente y crítica de cambios en las técnicas agrícolas debido a los crecientes desafíos del calentamiento global que enfrentan los productores de cultivos. Las plantas que fueron seleccionadas y cultivadas para adaptarse a ciertos climas, ahora necesitan más ayuda de los humanos que están dañando el medio ambiente en el que crecen.

La autora del estudio, la Dra. Rocío Pérez-Barrales, profesora principal de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Portsmouth, dijo: "Cuando la raza humana domesticó por primera vez los cultivos, el clima y el medio ambiente eran completamente diferentes; lo que estamos viendo en los últimos 50 años es un cambio rápido en el clima. El mundo ahora se enfrenta con frecuencia a eventos climáticos catastróficos como sequías y en el Reino Unido ahora vemos que algunos cultivos se cosechan hasta un mes antes de lo que solían ser.

"Cuando las plantas fueron domesticadas, fueron seleccionadas artificialmente por un rasgo específico deseable. La selección y el cultivo artificiales han llevado a mejoras de calidad en alimentos como carne, leche y frutas. Sin embargo, durante cientos de años, ha habido un impacto negativo en este proceso - una reducción en la diversidad fitogenética.

"Los científicos creen que la diversidad genética es importante para que las plantas se enfrenten a un cambio en el medio ambiente. Esto lleva a la opción de utilizar un proceso artificial, como el uso de pesticidas, para proteger los cultivos contra las plagas. Una alternativa para los fitomejoradores es utilizar cultivos silvestres parientes y utilizan la variación genética natural en esas especies que las protege contra los enemigos naturales.

"El cambio climático está alterando la forma en que se comportan los cultivos. Los cultivos han perdido tanta diversidad genética que son menos capaces de adaptarse y responder al cambio climático. Los científicos ahora están analizando los parientes de los cultivos silvestres para ver qué características se pueden mejorar para que los cultivos se adapten mejor a los retos medioambientales actuales ".

Los investigadores revisaron las pautas establecidas hace 50 años que desde entonces se han quedado obsoletas. Utilizaron esta clasificación como base para ofrecer un nuevo método de mejorar los cultivos, sin destruir los pocos entornos naturales que quedan en el mundo para cultivar alimentos.

El Dr. Pérez-Barrales explicó: "Algunos cultivos tienen solo unas pocas especies estrechamente relacionadas, mientras que otros pueden tener un centenar. Por ejemplo, la linaza tiene más de 150 especies relacionadas, y el desafío es cómo seleccionar las características relevantes y de ¿Qué parientes silvestres? Al responder a esta pregunta, nos dimos cuenta de que necesitábamos aprender más de la biología de la especie, lo que solo se puede hacer utilizando una clasificación moderna desarrollada con la ciencia más reciente. La clasificación desarrollada a principios de la década de 1970 necesitaba ser actualizada , y de hecho reiniciado, para integrar esta información moderna ".

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Este nuevo conjunto de herramientas para mejoradores de cultivos se basa en identificar qué pariente de cultivo silvestre debe explorarse para mejorar los cultivos. El Dr. Pérez-Barrales dijo: "Puede haber una demanda para cultivar linaza, por ejemplo, en países de diferentes latitudes. La linaza (Linum usitatissimum) fue domesticada en el Medio Oriente hace 10,000 años, y podemos cultivarla en Inglaterra porque naturalmente capturaron genes de lino azul pálido, Linum bienne, lo que permite que el cultivo crezca en ambientes más fríos y del norte. Mi investigación analiza la variación natural en la floración de las especies silvestres de Linum para ver si podemos usarla para mejorar la linaza. De esa manera, los genes correctos pueden seleccionarse e introducirse en el cultivo, algo que los fitomejoradores hacen con regularidad. Estas nuevas directrices ayudarán a los fitomejoradores a ser más sostenibles y eficientes. Creemos que es el futuro de la agricultura ".

Este documento recomienda pautas para que los fitomejoradores seleccionen la especie adecuada para mejorar los cultivos. Las pautas incluyen:

1. Comprender la diversidad genética entre especies (distancia genética) y determinar qué tan estrechamente relacionadas están las especies objetivo. Esto es equivalente a la genealogía humana, por lo que está más relacionado con los hermanos que con los primos. Cuanto más cercano esté usted, mejor porque habrá menos barreras genéticas.

2. Comprender si existe compatibilidad genética entre especies. Esto incluye comprender la variación en el número de cromosomas. Para que dos especies de plantas se crucen con éxito, deben tener la misma cantidad de cromosomas. Al igual que con los humanos, si el número de cromosomas no coincide, habrá problemas de reproducción. Sin embargo, las plantas pueden tener números de cromosomas muy diferentes, que van desde 14 hasta más de 100. Es importante comprender la variación cromosómica para que podamos comprender su compatibilidad.

3. Recoger toda la información de la biología de la polinización, la reproducción y los mecanismos para evitar la endogamia. Las plantas pueden prevenir la autopolinización y la endogamia, por lo que el polen de una flor no fertiliza los óvulos de la misma flor. Al igual que en los animales, la endogamia puede provocar enfermedades genéticas. Pero los mecanismos que evitan la autofecundación pueden crear barreras entre el cultivo y el pariente silvestre, lo que dificulta la creación de nuevos híbridos que puedan probarse para validar el cultivo recientemente mejorado.

El Dr. Juan Viruel de Kew Garden dijo: "En este estudio, recomendamos a los fitomejoradores que utilicen métricas de distancia filogenética, datos de compatibilidad citogenética (por ejemplo, número de cromosomas y ploidía) e información sobre el sistema de reproducción para preseleccionar especies silvestres para programas de reproducción de plantas". Con esta información podemos seleccionar mejor las especies silvestres para mejorar nuestros cultivos. Es una lista de verificación invaluable para los fitomejoradores y ayudará a la producción de cultivos de una manera más sostenible ".