El maíz es un alimento básico en todo el mundo. En los Estados Unidos, donde es más conocido como maíz, se plantaron casi 90 millones de acres en 2018, ganando $ 47,2 mil millones en recibos de efectivo para cosechas.
Pero, bajo los efectos del cambio climático, este cultivo característico puede que no le vaya tan bien. A medida que el mundo intenta alimentar a una población que se dispara a nueve mil millones para 2050, eso tiene implicaciones importantes. Entonces, ¿qué podemos hacer al respecto?la respuesta puede ser exótica
Un equipo multiinstitucional dirigido por el genetista de plantas de la Universidad de Delaware, Randy Wisser, descifró el mapa genético de cómo el maíz de los ambientes tropicales se puede adaptar a la temporada templada de verano en los Estados Unidos. Wisser ve estas variedades exóticas, que rara vez se usan en la reproducción,como clave para crear variedades de maíz de la próxima era.
El equipo de investigación incluyó científicos de la UD, la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad de Wisconsin, la Universidad de Missouri, la Universidad Estatal de Iowa, la Universidad Texas A&M y el Departamento de Servicio de Investigación Agrícola-Agrícola de los EE. UU. El estudio resultante, destacado por el consejo editorialde Genética , proporciona una nueva lente para la viabilidad futura de uno de los granos más importantes del mundo.
"Si podemos expandir la base genética mediante el uso de variedades exóticas, tal vez podamos contrarrestar el estrés como las enfermedades emergentes y la sequía asociadas con el cultivo de maíz en un clima cambiante", dijo Wisser, profesor asociado en el Departamento de Ciencias de las Plantas y del Suelo de la UD."Eso es fundamental para garantizar una producción amplia para los miles de millones de personas que dependen de ella para alimentos y otros productos".
Las cepas modernas de maíz se crearon a partir de solo una pequeña fracción de la población mundial de maíz. Esta infusión limitada de diversidad plantea preocupaciones sobre la vulnerabilidad del maíz estadounidense en un clima cambiante. El banco de semillas del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos USDA incluye decenas de milesde variedades, pero muchas simplemente no se están utilizando.
"Sabemos que las variedades de maíz tropical representan nuestro mayor reservorio de diversidad genética", dijo el coautor del estudio Jim Holland, genetista de plantas del Servicio de Investigación Agrícola del USDA en el estado de Carolina del Norte. "Este estudio mejoró nuestra comprensión de esas genéticas, para que podamos utilizar esta información para guiar los futuros esfuerzos de mejoramiento para salvaguardar el cultivo de maíz ".
Ciertas cepas exóticas de maíz manejan mejor la sequía o el anegamiento o el suelo con bajo contenido de nitrógeno, por ejemplo. Pero debido a que estas cepas han evolucionado fuera de los EE. UU., No son adecuadas de inmediato para estados como Delaware. Por lo tanto, los exóticos primero deben ser previosadaptado.
En trabajos anteriores, Wisser y sus colegas mostraron cómo se requirieron 10 años de selección genética repetida para adaptar una cepa tropical de maíz al co-autor templado de los Estados Unidos, Arnel Hallauer, pasó una década adaptando a la población a través de la cría selectiva, para que pudiera floreceren un ambiente como Delaware.
"Lo que es genial ahora es que podríamos volver a las generaciones originales del Dr. Hallauer y cultivarlas lado a lado en el mismo campo", dijo Wisser sobre el primer diseño experimental de su tipo ". Esto permitedescartar la influencia del medio ambiente en cada rasgo, exponiendo directamente el componente genético de la evolución. Esto ha abierto un canal de "regreso al futuro" donde podemos rediseñar nuestro enfoque para desarrollar variedades modernas ".
Si bien es extremadamente impresionante, una década para adaptar el maíz exótico a nuevos entornos es mucho tiempo cuando el reloj del cambio climático está funcionando.
"Desafortunadamente, este proceso lleva 10 años, que no cuenta las evaluaciones en curso e integra las variaciones exóticas en los tipos de maíz más comúnmente utilizados", dijo Wisser. "Con las amenazas climáticas que enfrentamos, eso es mucho tiempo. Entonces, ganarlos conocimientos sobre este proceso evolutivo nos ayudarán a idear formas de acortar el lapso de tiempo ".
Adaptación acelerada
Wisser no pierde el tiempo mientras explora formas de reforzar la capacidad del maíz para sobrevivir y prosperar. Él y Holland están trabajando en un nuevo proyecto para reducir ese lapso de tiempo a la mitad.
En una investigación de vanguardia financiada por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU., El equipo está analizando cómo se comportan los genomas del maíz en un entorno objetivo a medida que intentan formular un modelo predictivo de aptitud física.
"Lo que estamos haciendo es secuenciar los genomas y medir rasgos como el tiempo de floración o la enfermedad para individuos en una generación. A partir de esto, podemos generar una tabla de búsqueda que nos permite prever qué individuos en la próxima generación tienen los mejores rasgosbasado solo en sus perfiles genéticos ", dijo Wisser." Y nuestra tabla de búsqueda se puede adaptar para predecir cómo se comportarán los individuos en un entorno o ubicación particular como Delaware ".
Eso significa que los fitomejoradores podrían cultivar una segunda generación de maíz en cualquier lugar fuera de Delaware, pero aún así predecir qué individuos serían los más adecuados para el medio ambiente de Delaware.
"Por ejemplo, incluso si las plantas crecen en un lugar donde no hay una enfermedad presente, nuestro modelo de predicción aún puede seleccionar las plantas resistentes y cruzarlas para enriquecer los genes que subyacen a la resistencia", dijo Wisser.
Con este enfoque, los investigadores no tienen que esperar un invierno de Delaware, por lo que pueden continuar preadaptando a la población durante al menos una generación adicional por año. Así es como podrían convertirse 10 años de cría selectiva para la preadaptacióncinco, proporcionando una ruta más rápida para acceder a genes exóticos.
Este nuevo esfuerzo se conecta con la Iniciativa Genomes To Fields G2F, desarrollada en 2013 para comprender y capitalizar el vínculo entre los genomas y el rendimiento de los cultivos en beneficio de los productores, los consumidores y la sociedad.
Si Wisser y Holland pueden desarrollar un método para preadaptar rápidamente los exóticos, esto abre un camino para que G2F pruebe el impacto de estos genomas únicos en el rendimiento del cultivo.
"Nuestro objetivo es avanzar en la ciencia para que los criadores puedan aprovechar una variedad más amplia de la diversidad que se ha acumulado a lo largo de miles de años de evolución", explicó Wisser, quien ha estado involucrado en la iniciativa público-privada desde su comienzo ".A su vez, pueden producir variedades mejoradas para productores y consumidores que enfrentan los desafíos del cambio climático ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Dante LaPenta. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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