El cambio climático llegó para quedarse. Desde el punto de vista de los agricultores, el principal revés es el aumento de los riesgos climáticos, en particular períodos prolongados de sequía, como ocurrió en la cosecha 2021/22. La germinación, el desarrollo y el rendimiento final de los cultivos pueden verse gravemente perjudicados por el estrés abiótico, con pérdidas inconmensurables para todos los eslabones de la agroindustria, para el consumidor, para la sociedad y para los gobiernos. Un estudio publicado el 5/5/2022 mostró que el 80% de la superficie cultivada en el mundo enfrentará graves problemas de estrés hídrico a lo largo del presente siglo (http://bitly.ws/qIeo).
Una de las principales herramientas con las que podrán contar los agricultores en el futuro, para afrontar el cambio climático, será el uso de cultivares tolerantes a la sequía y a las altas temperaturas. Partiendo de plantas ya cultivadas, con alta productividad y otras características deseables, y utilizando herramientas clásicas de mejoramiento o biotecnología avanzada, los científicos están introduciendo en ellas la capacidad de obtener una productividad adecuada, en un entorno de fuerte restricción hídrica. En algunos casos, la tolerancia a temperaturas más altas, que generalmente ocurren en períodos de ausencia de lluvias, también está presente en los cultivares tolerantes a la sequía.
Los primeros intentos de desarrollar cultivos tolerantes a la sequía utilizando biotecnología involucraron genes de plantas adaptadas a ambientes desérticos. Estos genes confieren a las plantas una mayor capacidad para sintetizar osmolitos, que ayudan a mantener la turgencia, o enzimas implicadas en la eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que se acumulan en las plantas en condiciones de estrés. Se trata de radicales de oxígeno, energéticamente más reactivos que el oxígeno molecular, es decir, son más capaces de reaccionar con otras sustancias, y pueden generar una secuencia de reacciones de oxidación que conducen al deterioro de membranas y macromoléculas biológicas como proteínas y ADN. causando daño al cuerpo. El uso de este enfoque puede dar como resultado plantas tolerantes a la sequía, pero con menor productividad que cuando se cultivan en condiciones de suministro de agua adecuado. El desafío estaba planteado a los científicos: tolerar la sequía, pero no perder productividad en ausencia de estrés hídrico.
Hace 20 años, una empresa privada (Bioceres), una universidad (Universidad Nacional del Litoral - UNL) y un organismo público (CONICET) de Argentina unieron fuerzas para obtener una variedad de trigo tolerante a la sequía. Todo empezó con la identificación de un gen presente en el girasol, llamado HaHB-4, que, transpuesto a una planta modelo utilizada por los científicos (Arabidopsis thaliana), demostró ser responsable de la tolerancia a la sequía. Los científicos argentinos utilizaron una estrategia diferente a la descrita anteriormente, trabajando con genes responsables de las cascadas de señalización y la regulación de la expresión genética, basándose en observaciones previas de que los genes reguladores permiten mantener o incluso aumentar el rendimiento de los cultivos, incluso en condiciones adversas.
Por eso eligieron el gen. HaHB-4, que es un factor de transcripción que modula la expresión de varios cientos de genes y proporciona tolerancia a la sequía. Además, la acción de este gen no está relacionada con el cierre temprano de los estomas, objetivo que fue descartado tras el fracaso de los primeros intentos de obtener genotipos con tolerancia a la sequía. El artículo científico que describe el logro se encuentra en http://bitly.ws/qHwe.
La acción hormonal del etileno en las plantas juega un papel importante en la disminución del rendimiento de los cultivos cultivados en condiciones de estrés abiótico. Por esta razón, una versión particularmente eficiente del gen HaHB-4 se utilizó no sólo para reducir la síntesis de etileno, sino también para hacer que las plantas sean más insensibles a sus efectos.
Las primeras variedades de trigo transformadas con el gen de tolerancia se probaron en el campo en 2008. Las mejores cepas se seleccionaron en 2012 y los resultados de las pruebas mostraron que la tecnología mejoró la productividad en años adversos cuando los rendimientos son generalmente bajos.
Los autores del estudio ejemplifican que una línea transgénica rindió un 6% más y tuvo una eficiencia en el uso del agua un 9,4% mayor que el control, en promedio en los ambientes evaluados. Las diferencias en el rendimiento de grano entre cultivares se explicaron por la mejora del 8% en el número de granos por metro cuadrado, y fueron más pronunciadas en condiciones estresadas (en promedio 16%) que en condiciones no estresadas (en promedio, alcanzando 3%). un máximo del 97% en uno de los ambientes más secos. En las plantas transgénicas, el aumento en el número de granos por metro cuadrado estuvo acompañado por aumentos en el número de espiguillas por espiga, macollos por planta y floretes fértiles por planta.
Una vez seleccionados los eventos finales en cada cosecha, se iniciaron estudios regulatorios adicionales, ya que las aprobaciones de comercialización en cada sitio de producción o consumo requieren datos extensos de bioseguridad para demostrar su seguridad para los humanos, los animales y el medio ambiente.
En este sentido, es muy importante resaltar tres aspectos fundamentales respecto a la seguridad del consumo de productos que contengan el gen HaHB4, y no sólo el trigo. Sobre todo hay que considerar que el gen está presente en el girasol desde el inicio del consumo de esta planta, ya sea por parte de humanos o animales, sin que jamás se haya reportado ningún problema de salud asociado al mismo. En segundo lugar, el HaHB4 actúa como regulador transcripcional de vías endógenas, que conforman los procesos fisiológicos naturales de las plantas. Por lo tanto, no se encuentran proteínas ni metabolitos distintos de los que ya están presentes de forma natural en las variedades no transgénicas. Por último, pero no menos importante: al ser un factor de transcripción, el gen se expresa en niveles extremadamente bajos, lo que hace que su presencia en los alimentos suponga un riesgo de seguridad insignificante.
Recordando que la equivalencia de composición química entre los genotipos transgénicos y sus homólogos convencionales es una medida requerida por las autoridades reguladoras de seguridad alimentaria para su aprobación. Los resultados de la equivalencia de la composición química del trigo transgénico y convencional se describen en http://bitly.ws/qHNq.
La nueva variedad de trigo está destinada a producción y consumo en América Latina, ya que esta región es importadora neta de trigo, ya que ha sido patentada en Argentina y otros 14 países, incluido Brasil, que importa más del 80% de su trigo que llega del exterior. En la cosecha 2021/22, Argentina cultivó alrededor de 50.000 ha de trigo tolerante a la sequía, la mayor parte de las cuales se destinó a la producción de semillas para ampliar la superficie en las próximas cosechas.
Se han utilizado diferentes enfoques en un intento de obtener cultivares tolerantes a la sequía, incluida la expresión de osmoprotectores, chaperonas, transportadores, proteínas de membrana y enzimas, pero ningún producto de estas técnicas ha llegado al mercado.
En Brasil, el equipo de Embrapa Soja desarrolla estudios con la incorporación de diferentes factores de transcripción en genotipos de soja, incluido el gen de Arabidopsis EnAREB1, que actúa como regulador de las respuestas de las plantas al estrés hídrico. Los resultados mostraron que las plántulas de genotipos transgénicos tuvieron una mayor tasa de supervivencia en condiciones de déficit hídrico severo, una mayor eficiencia en el uso del agua y una mayor estabilidad del rendimiento en comparación con el entorno convencional, cuando se probaron en el campo en situaciones de déficit hídrico. Los estudios se describen en http://bitly.ws/qW5Y.
El mismo equipo de científicos argentinos que desarrolló trigo tolerante a la sequía también desarrolló una variedad de soja con características similares. el gen HaHB-4 se introdujo en cultivares de soja, generando genotipos transgénicos que, en promedio en 27 experimentos realizados en Argentina, produjeron un 4% más que el cultivar original no transgénico. Cuando se desglosan los resultados por ambiente, las ventajas del genotipo tolerante a la sequía se vuelven más evidentes porque, en condiciones de sequía, las líneas tolerantes produjeron un 8,6% más, siendo un 10,5% mayor cuando la temperatura era más alta y un 5,1% con menor temperatura. temperatura (detalles en http://bitly.ws/qHPC).
La tecnología fue patentada en 11 países, incluido Brasil. La equivalencia de composición química entre soja transgénica, tolerante a la sequía y convencional se puede acceder en http://bitly.ws/qHMo. Con la aprobación de la soja HB4 por parte de China, ocurrida a finales de abril de 2022 (http://bitly.ws/qHQ3), se espera un fuerte incremento de su cultivo comercial en Argentina en la próxima cosecha, ya que en la cosecha 2021/22 el área cultivada fue de 21.000 hectáreas, casi en su totalidad para producción de semillas.
En Estados Unidos, se desarrollaron híbridos de maíz tolerantes a la sequía, tanto mediante mejoramiento clásico como mediante el uso de transgénesis, con una estimación de que el 22% del área se cultivó con genotipos tolerantes a la sequía en 2016. En el caso de Drought-Guard y PT-Perkebunan, el enfoque utilizado fue la introducción de un acompañante, originalmente presente en Bacillus subtilis (esporas), lo que le permite tolerar ciertos grados de estrés hídrico.
Mientras tanto, según una investigación realizada por el USDA, los genotipos de maíz tolerantes a la sequía que se cultivan actualmente producen rendimientos ligeramente mayores que los no tolerantes, en las condiciones habituales de sequía que experimentan los agricultores en sus campos. Además, algunos estudios sugieren que no son eficaces en sequías severas.
Los datos de la Encuesta de Gestión de Recursos Agrícolas (ARMS) del USDA para 2016 muestran que los rendimientos de maíz tolerante a la sequía fueron, en promedio, un 4% más altos que los rendimientos de maíz no tolerante, sin que ninguna diferencia fuera estadísticamente significativa, según un informe del USDA (http://bitly.ws/qHSA). El Dr. McFadden, autor del informe, señala que los genotipos de maíz tolerantes a la sequía no fueron diseñados para producir rendimientos significativamente mayores que las variedades convencionales en las condiciones de cultivo libres de sequía que prevalecen en la mayoría de las principales zonas productoras de maíz del mundo. .
Investigadores de la Universidad Federal de Alagoas lanzaron al mercado el cultivar RB0442, desarrollado mediante mejoramiento genético clásico, con características de alta productividad y buena tolerancia a la sequía, con gran adaptación a las condiciones de producción del noreste de Brasil. Los resultados indicaron aumentos de productividad promedio del 14% y un aumento del 3,5% en el contenido total de azúcar recuperable (ATR). En condiciones de estrés hídrico, la ganancia de productividad fue del 24,5%, además de un aumento del 11,5% en el ATR.
Un equipo de Embrapa incorporó el gen DREB2 en caña de azúcar, la obtención de genotipos que, en invernadero, demostraron tolerancia al estrés hídrico, asociado a mayores niveles de sacarosa, se consideró un fuerte indicio de la posibilidad de desarrollar variedades transgénicas tolerantes a la sequía (http://bitly.ws/qHUX).
Con la profundización del cambio climático en marcha, la imprevisibilidad del clima y la ocurrencia de eventos extremos –como la sequía– con frecuencia e intensidad cada vez mayores, representan el mayor desafío para la agricultura en el futuro inmediato y a largo plazo. El desarrollo de genotipos tolerantes a la sequía será una excelente alternativa para que los agricultores enfrenten el problema, sin olvidar otras tecnologías, especialmente el manejo de suelos y cultivos y el uso de riego. Esta integración será fundamental para garantizar la seguridad alimentaria en el planeta Tierra a medio y largo plazo.
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El manejo integrado para “convivir” con este insecto requiere de una secuencia lógica y racional. Debido a su compleja biología del comportamiento, la reducción de la población debe planificarse a largo plazo.
Presentes en todos los estados brasileños, los estudios sobre aspectos biológicos del desarrollo de este insecto en diferentes cultivos, como soja, algodón, maíz y trigo, son de fundamental importancia para un manejo exitoso.
