Un maíz más corto podría aumentar los rendimientos y beneficiar al medio ambiente
El maíz moderno puede crecer dos veces más que una persona, pero la altura tiene desventajas, ya que hace que las plantas sean vulnerables al viento y más difíciles de cuidar para los agricultores.
31 octubre 2023.- Los científicos de plantas creen que el maíz se puede mejorar haciéndolo más corto, y las principales compañías de semillas lo están haciendo mediante el mejoramiento convencional y la ingeniería genética. Bayer ha lanzado una variedad corta en México, otra empresa está vendiendo sus versiones en Estados Unidos y más se están involucrando.
Los investigadores dicen que el maíz corto podría ser una gran ayuda para los agricultores. Además de reforzar la resistencia al viento, la baja estatura permitirá a los agricultores conducir tractores en sus campos durante más tiempo del verano para agregar fertilizantes o fungicidas de última hora para aumentar la cosecha. Y según Stine Seed, una empresa pionera en el maíz corto, el nuevo cultivo puede aumentar aún más el rendimiento porque se puede plantar en mayor densidad.
Bayer está concluyendo ahora su ronda final de pruebas en Estados Unidos, que tuvo lugar este verano en 12.000 hectáreas en Iowa y tres estados cercanos. La compañía planea comenzar a vender semillas a los agricultores estadounidenses el próximo año, y al menos otra gran compañía de semillas, Corteva Agriscience, pronto hará lo mismo con sus propias variedades. El maíz de Bayer se obtuvo convencionalmente teniendo en mente el cinturón de maíz del Medio Oeste, pero la compañía desarrolló recientemente una versión transgénica que puede adaptarse rápida y eficientemente a otras regiones. En junio, fue aprobado por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), un paso regulatorio clave.
Las nuevas variedades de maíz se suman a una larga tradición de mejorar los cultivos reduciéndolos. En las décadas de 1950 y 1960, los fitomejoradores crearon variedades semienanas de arroz y trigo, lo que permitió a las plantas producir más grano sin colapsar. Estas variedades de alto rendimiento fueron clave para la Revolución Verde y evitaron hambrunas en el mundo en desarrollo. Ahora que los investigadores han reconstruido la compleja interacción de genes y hormonas que controlan el crecimiento del maíz, puede que haya llegado el momento de que el maíz también crezca y se haga más corto.
EL MAÍZ ( ZEA MAYS ) era una planta muy diferente cuando fue domesticado en el sur de México hace unos 9000 años. Comparado con el maíz moderno, su pariente vivo más cercano, una hierba silvestre larguirucha llamada teosinte, parece desaliñada, con múltiples tallos y espigas que maduran hasta convertirse en muchas mazorcas pequeñas con sólo dos hileras de semillas. En lo que sería una pesadilla para los agricultores, las semillas de teosinte se caen en lugar de aferrarse a la mazorca para facilitar la cosecha. Algunas de las mazorcas de maíz más antiguas descubiertas por los arqueólogos también son pequeñas y frágiles. Pero después de milenios de mejoramiento selectivo (primero por parte de agricultores indígenas y luego en universidades y empresas multinacionales), el maíz se ha convertido en uno de los cultivos alimentarios dominantes en el mundo.
Con el éxito llegó la estatura. Durante el último medio siglo, cuando los criadores seleccionaron mazorcas más grandes con granos más numerosos, gruesos y pesados, terminaron eligiendo plantas grandes con muchas hojas para la fotosíntesis y tallos altos. Las plantas de maíz modernas pueden crecer hasta 4 metros de altura, aunque las variedades con almidón dominantes en Estados Unidos (el 88% se utiliza para ganado y etanol) oscilan entre 2,5 y 3,5 metros.
Sin embargo, las plantas altas tienen una debilidad inherente. El peso de las mazorcas, generalmente a más de la mitad del tallo, hace que la planta sea vulnerable a romperse o volcarse con vientos fuertes. Acortar el tamaño del maíz no es el único remedio. Los mejoradores también han seleccionado tallos más rígidos, así como resistencia a la pudrición del tallo, lo que hacía que las variedades de maíz anteriores fueran más propensas a romperse bajo el peso de su grano o volcarse en tormentas de viento.
Bayer ha utilizado el mejoramiento convencional para crear tres variedades híbridas cortas que fueron probadas para el mercado estadounidense este verano y que ahora están siendo cosechadas por unos 300 agricultores. Las pruebas de campo demostraron una mejor resistencia al viento en comparación con el maíz alto, dice Gillespie. “Ver el maíz en pie por primera vez me puso la piel de gallina”. La tormenta de viento de 2020 supuso una prueba aún más extenuante. Posteriormente, Gillespie y sus colegas analizaron 14 campos experimentales que fueron azotados por fuertes vientos ; en promedio, el 25% del maíz corto resultó dañado en comparación con el 50% del maíz alto, informaron en Crop Science en agosto de 2022.
Corteva, propietaria de la famosa empresa de semillas Pioneer Hi-Bred International, aspira a resultados similares con su maíz corto cultivado convencionalmente, que espera esté listo para el mercado en unos años. Los investigadores de Corteva prueban la resistencia de nuevos híbridos exponiéndolos a ráfagas de hasta 160 kilómetros por hora procedentes de una máquina de viento.
La adaptación de la talla baja a una variedad existente de maíz suele tardar cinco años o más. Para acortar este proceso, Bayer ha recurrido a la ingeniería genética. La velocidad es importante porque Bayer vende alrededor de 200 variedades de maíz híbrido adaptadas a diversas condiciones, como el clima y las amenazas de enfermedades. Crear versiones cortas de todas esas variedades mediante el mejoramiento convencional y producir suficientes semillas híbridas para vender llevaría un tiempo prohibitivo.
Los ingenieros genéticos de Bayer se han centrado en una hormona del crecimiento vegetal llamada giberelina. Al principio, el enfoque parecía poco prometedor. Hace décadas, los investigadores eliminaron los genes que controlan los primeros pasos en la síntesis de giberelinas, pero el resultado fueron plantas con flores deformadas y orejas anormales. Desde entonces, los científicos han adaptado un enfoque utilizado anteriormente para diseñar versiones más cortas de tomate, manzana, plátano y otros cultivos. Descubrieron cómo suprimir los genes del maíz que codifican enzimas conocidas como giberelina 20 oxidasas, que dan los toques finales bioquímicos a la hormona en partes particulares de la planta. De esta manera, se pueden reducir los niveles de giberelina en los tallos, pero no en las flores, impidiendo el crecimiento de las plantas sin mermar su productividad.
Los intentos iniciales dieron como resultado plantas de maíz que eran demasiado cortas para ser comercialmente viables. Pero después de muchos retoques, Gillespie y sus colegas resolvieron el problema en colaboración con la empresa BASF. Agregaron ADN que codifica microARN, pequeñas moléculas que pueden suprimir genes. En este caso, los objetivos eran dos genes que regulan la creación de giberelina principalmente en las hojas y el tallo, lo que dio como resultado plantas un tercio más cortas. Para evitar también el encogimiento de las hojas, los investigadores administraron a los alelos mutantes un interruptor genético de un virus del arroz que es más activo en el tallo.
N. BURGESS/ Science
Los estudios de campo realizados en 2019 y 2020 en dos lugares de Illinois confirmaron que la manipulación no afectó los oídos; pesaban lo mismo que los de las variedades altas típicas , informaron Gillespie y sus colegas en marzo de 2022 en el Plant Biotechnology Journal . Este exitoso cambio de estatura al interferir con la giberelina fue “el primero de su tipo en el maíz”, dice Guri Johal, genetista del maíz en Purdue que descubrió una mutación, llamada D16, con un efecto similar.
Parte del tiempo ahorrado con el maíz transgénico se pierde debido a requisitos regulatorios más estrictos. Las empresas deben proporcionar datos de campo y de laboratorio al USDA, que evalúa si los cultivos genéticamente modificados representan una amenaza para la agricultura, y consultan con la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos para realizar controles sobre la seguridad alimentaria. Debido a que la versión de Bayer se combinará con un rasgo transgénico de resistencia a las plagas (probablemente la de Corteva también lo hará), la Agencia de Protección Ambiental tendrá que evaluarla también. Las revisiones pueden tardar años.
Para acelerar el proceso, Bayer y otras empresas están trabajando en maíz corto elaborado con edición genética, un enfoque que puede alterar la giberelina sin agregar genes de otras especies. Las variedades de maíz creadas de esta manera enfrentarán menos obstáculos regulatorios en los EE.UU. y algunos otros países, pero aún faltan años para lograrlo.
Décadas después de que el trigo y el arroz se transformaran en la Revolución Verde, al maíz le está llegando su turno.
Fuente: Science
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