Trigo: descubren un proceso clave para aumentar el rendimiento

Un equipo de científicos argentinos realizó un descubrimiento que podría contribuir a aumentar el rendimiento del trigo a través de estrategias de mejoramiento genético. El estudio dirigido por Fernanda González, investigadora del Conicet en el Centro de Investigaciones y Transferencia del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires” (CIT Noba, Conicet), publicado en la revista especializada Field Crops Research, permitió confirmar, a través de ensayos en condiciones de campo, la identificación de dos regiones del genoma del trigo relacionadas con la fertilidad de la espiga.

“El trigo es un alimento básico para millones de personas en todo el mundo. Argentina produce en promedio alrededor de 19 millones de toneladas anuales, de las cuales entre seis y siete millones se consumen en el país, mientras el resto se exporta. Avanzar en conocimientos básicos y tecnológicos que nos permitan aumentar el rendimiento del cultivo de forma más eficiente y sostenible podría, en primer lugar, mejorar la producción y saldos exportables nacionales y, en segundo lugar, contribuir a la seguridad alimentaria global”, señala Gonzalez, que también es investigadora en el Inta Pergamino.

Genes que se ven

En estudios anteriores, el equipo había revelado, mediante estudios a escala de plantas individuales, segmentos del ADN del trigo relacionados con la eficiencia reproductiva de la espiga. Estas regiones fueron denominadas por los investigadores como QTL QFFE.perg-5A y QFEm.perg-3A. Los QTL (Quantitative Trait Loci) son porciones del genoma de un organismo que abarcan varios genes y están asociadas a rasgos cuantitativos observables, como la altura o el rendimiento. Esto significa que, para que un segmento del genoma sea detectado como un QTL, tiene que ser posible correlacionar estadísticamente variantes de genes (alelos) presentes en una determinada región del ADN con algún rasgo observable de tipo cuantitativo. Los genes dentro del QTL que podrían ser responsables del rasgo cuantitativo observado son considerados “genes candidatos”.

En este nuevo trabajo, los investigadores se propusieron estudiar cómo estos dos QTL afectan el rendimiento del cultivo a escala de lote. Según señalan, este cambio de escala de planta individual a escala de cultivo a campo es muy importante porque permite validar los resultados en similares similares a las de los productores, donde entran en juego otras variables como la competencia entre plantas y condiciones ambientales variables.

“En estas condiciones observamos que el QTL QFFE.perg-5A afectó el rendimiento en todos los ambientes estudiados, mientras que el efecto del QTL QFEm.perg-3A estuvo supeditado al ambiente”, señala Nicole Pretini, investigadora del Inta Pergamino y primera autora del trabajo. Respecto del QTL QFFE.perg-5A, se pudo determinar que cuando tenía el alelo favorable mejoró un 8% el número de granos por m2 y un 5 por ciento el rendimiento del trigo. “Además, pudimos establecer que dicha mejora fue consecuencia no sólo de una mayor eficiencia reproductiva de las espigas sino también del establecimiento de más espigas por m2”, indica Pretini.

Aplicaciones de los resultados

Para el equipo de investigación, a corto plazo, estos resultados podrían ser utilizados por empresas que realizan mejoramiento genético de trigo. “Se podrían usar los QTL identificados para seleccionar líneas durante el proceso de mejora, con el objetivo de obtener variedades de trigo con mayores rendimientos”, explica Leonardo Vanzetti, investigador del INTA Marcos Juárez (Córdoba) y otro de los autores del estudio.

A largo plazo, los QTL identificados podrían funcionar como punto de partida para identificar los genes específicos responsables del efecto observado, ya que se trata de regiones del genoma que probablemente contienen varios genes actuando en conjunto. “Esto permitiría entender con mayor profundidad algunos de los mecanismos que regulan el rendimiento y abriría las puertas para aplicar nuevas tecnologías de mejoramiento, como, por ejemplo, edición genética”, señala Vanzetti.

González destaca que actualmente buscan la identificación de estos genes, a partir de la incorporación de Giuliana Ferrari, becaria doctoral de la Agencia de I+D+i con base en el Inta y otra de las autoras del estudio.

Posible extrapolación a otros cultivos

De acuerdo con los investigadores, este descubrimiento, podría ser también un punto de partida para explorar si ocurren situaciones similares en otros cultivos de interés agronómico, dado que muchos procesos que determinan el rendimiento son comunes entre distintos cereales.

“Lo que encontramos en trigo puede dar pistas para investigar mecanismos similares en cultivos como cebada, arroz o maíz. De hecho, dentro de la región del genoma que identificamos, estamos encontramos genes candidatos cuya función ya fue descripta en otros cultivos, lo que refuerza la idea de que se trata de mecanismos conservados. Esto abre la puerta a estudios comparativos y a estrategias de mejoramiento más integradas entre especies”, señala Pretini.

Para finalizar, González destaca que esta línea de trabajo comenzó hace más de quince años, cuando identificaron la eficiencia reproductiva de la espiga como una característica promisoria para mejorar el rendimiento de trigo, particularmente en variedades argentinas “Actualmente, varias empresas del sector de mejoramiento nos han contactado para empezar a utilizar los resultados de nuestros trabajos, seleccionando líneas que poseen los QTL favorables para rendimiento que hemos identificado. Estos datos son públicos y de uso libre para todas las empresas”, concluye la investigadora.