Mejora vegetal para niños
La mejora vegetal o fitomejoramiento es una técnica que busca cambiar las características de las plantas para que sean más útiles para las personas. Esto se logra modificando su genética. Hay varias maneras de hacerlo, desde las más antiguas hasta las más modernas.
Esta práctica tiene miles de años y es tan antigua como la civilización misma. Hoy en día, la realizan tanto granjeros y jardineros como científicos que trabajan en universidades, instituciones del gobierno y empresas.
El objetivo principal es crear variedades de plantas que den más productividad, sean más resistentes a enfermedades o a condiciones difíciles del ambiente, o que estén mejor adaptadas a lugares específicos.
Contenido
Fitomejoramiento clásico: Cómo se mejoraban las plantas antes
Una de las técnicas más importantes del fitomejoramiento clásico es la selección. Consiste en elegir las plantas con las características que nos interesan y usarlas para reproducirse, mientras que las que no tienen esas características se descartan.
Otra técnica es el cruzamiento (o mestizaje) intencional. Se cruzan plantas de la misma especie o de especies cercanas para crear nuevas variedades con propiedades deseables. Por ejemplo, si tenemos una planta de guisante resistente a un hongo y otra que produce muchos guisantes pero no es resistente, podemos cruzarlas. El objetivo es obtener una nueva planta que sea resistente al hongo y que también dé muchos guisantes. Las plantas resultantes de este cruce se pueden volver a cruzar con la planta que daba muchos guisantes para asegurarse de que la nueva variedad se parezca más a ella (esto se llama retrocruzamiento). Luego, se seleccionan las plantas que tienen ambas características: alta producción y resistencia.
El fitomejoramiento clásico se basa en la forma natural en que los cromosomas intercambian información genética para crear diversidad. Los mejoradores también pueden usar técnicas de laboratorio, como el cultivo de tejidos, para generar más diversidad y crear plantas que no existirían en la naturaleza.
Algunas de las características que los mejoradores han buscado en las plantas cultivadas son:
- Mejor calidad, como más nutrientes, mejor sabor o mayor belleza.
- Mayor cantidad de cosecha.
- Más resistencia a condiciones ambientales difíciles (como mucha sal, temperaturas extremas o sequía).
- Resistencia a virus, hongos y bacterias.
- Más resistencia a las plagas de insectos.
- Mayor tolerancia a los herbicidas (productos para eliminar malas hierbas).
- Mayor tiempo de conservación de la cosecha.
Antes de la Segunda Guerra Mundial
A finales del siglo XIX, surgieron empresas dedicadas al fitomejoramiento. Una de las primeras fue Gartons Agricultural Plant Breeders en Inglaterra, fundada por John Garton. Él fue pionero en vender nuevas variedades de cultivos creadas mediante cruces controlados. Su primera variedad importante fue la avena "Abundance", lanzada en 1892.
A principios del siglo XX, los mejoradores se dieron cuenta de que podían usar los descubrimientos de Mendel sobre la herencia genética para predecir las características de las nuevas plantas. Por ejemplo, se crearon híbridos de trigo para aumentar la producción en Italia.
También se desarrollaron métodos para analizar cómo actúan los genes y diferenciar los cambios genéticos de los cambios causados por el ambiente. En 1933, Marcus Morton Rhoades describió una técnica importante en el maíz llamada esterilidad masculina citoplásmica (CMS). Esta característica, que se hereda de la planta madre, hace que la planta produzca polen que no puede fertilizar. Esto facilita la producción de híbridos sin tener que quitar manualmente el polen de las plantas.
Estas primeras técnicas lograron un gran aumento en la producción de cultivos en Estados Unidos a principios del siglo XX. En otras partes del mundo, aumentos similares no se vieron hasta después de la Segunda Guerra Mundial, con la llamada Revolución Verde en la década de 1960.
Después de la Segunda Guerra Mundial
Después de la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron nuevas técnicas que permitieron a los mejoradores cruzar especies que no estaban muy relacionadas y crear diversidad genética de forma artificial.
Cuando se cruzan especies lejanas, a veces el embrión resultante no se desarrolla. En esos casos, los científicos pueden "rescatar" el embrión y cultivarlo en el laboratorio para que crezca hasta convertirse en una planta completa. Esta técnica se llama rescate de embriones. Se ha usado para crear nuevas variedades de arroz para África, cruzando arroz asiático (Oryza sativa) con arroz africano (Oryza glaberrima).
También se pueden crear híbridos fusionando células de plantas sin pared celular (llamadas protoplastos), generalmente con ayuda de electricidad.
Para generar nuevas características, se usan sustancias químicas, radiación o elementos genéticos móviles (transposones) para causar cambios (mutaciones) en las plantas. Este proceso se conoce como Mejoramiento por Mutación. Los mejoradores también pueden usar la variación somaclonal, que son cambios genéticos que ocurren en plantas cultivadas a partir de tejidos en el laboratorio.
Una vez que se ha introducido una característica deseable en una planta, se realizan varios cruces con la planta "favorita" (la que tiene las mejores características generales) para que la nueva planta se parezca lo más posible a ella. Este proceso se repite por varias generaciones.
Con las técnicas clásicas, el mejorador no sabe exactamente qué genes se han introducido en las nuevas variedades. Por eso, algunos científicos sugieren que las plantas obtenidas con estos métodos deberían pasar por las mismas pruebas de seguridad que las plantas modificadas genéticamente. Ha habido casos en los que plantas creadas con métodos clásicos no eran aptas para el consumo humano, como algunas variedades de papa que accidentalmente aumentaron sus niveles de una sustancia tóxica llamada solanina. Por eso, las nuevas variedades de papa se analizan antes de salir al mercado.
Incluso con las técnicas más avanzadas de mejoramiento convencional, introducir una nueva característica puede llevar mucho tiempo: un promedio de siete generaciones para cultivos que se reproducen por clonación, nueve para los que se autofertilizan y diecisiete para los que se polinizan entre sí.
Fitomejoramiento moderno: La ciencia actual
El fitomejoramiento moderno usa técnicas de biología molecular para seleccionar o, en el caso de la modificación genética, para insertar características deseables en las plantas. A esto también se le llama mejoramiento molecular.
Selección asistida por marcadores
A veces, muchas características de una planta están influenciadas por varios genes. Usando herramientas como los marcadores moleculares (que son como "huellas dactilares" del ADN), los científicos pueden identificar miles de genes. Esto permite a los mejoradores seleccionar rápidamente grandes grupos de plantas para encontrar aquellas que tienen los genes de interés. La selección se basa en la presencia o ausencia de un gen específico, detectada en el laboratorio, en lugar de observar la característica en la planta. El objetivo es identificar dónde están los genes en el genoma de la planta y qué función tienen.
Reproducción inversa y haploides duplicados (DH)
Se pueden crear plantas con características deseables que son homocigotas (tienen dos copias idénticas de cada gen) a partir de plantas heterocigotas (con dos copias diferentes). Esto se logra produciendo una célula con la mitad de los genes (haploide) y luego duplicando esos genes. La planta resultante será homocigota para las características deseadas. Esta técnica reduce el tiempo necesario para obtener plantas con características homogéneas, lo que ahorra mucho tiempo en comparación con los métodos naturales.
Modificación genética
La modificación genética de las plantas se logra añadiendo uno o más genes específicos a una planta, o desactivando un gen, para obtener una característica deseada. Las plantas que tienen un gen añadido de otra especie se llaman plantas transgénicas. Si el gen añadido proviene de la misma especie o de una especie que se puede cruzar de forma natural, se llaman plantas cisgénicas. A veces, la modificación genética puede producir una planta con las características deseadas más rápido que el mejoramiento clásico, porque la mayor parte del genoma de la planta no se altera.
Para modificar genéticamente una planta, se debe diseñar una estructura genética que contenga el gen que se quiere añadir o eliminar, junto con las "instrucciones" para que la planta lo use. También se incluye un marcador para identificar las plantas que han sido modificadas con éxito. Por ejemplo, se puede usar un gen que da resistencia a los antibióticos: las plantas modificadas crecerán en un medio con antibióticos, mientras que las que no lo estén, morirán.
Esta estructura genética se puede introducir en la planta usando una bacteria llamada Agrobacterium tumefaciens, o con métodos directos como la "pistola de genes" (que dispara partículas cubiertas con ADN) o la microinyección.
La mayoría de las plantas transgénicas que se venden hoy en día tienen resistencia a plagas de insectos o a herbicidas. La resistencia a insectos se logra añadiendo un gen de una bacteria (Bacillus thuringiensis o Bt) que produce una proteína tóxica para algunos insectos. Por ejemplo, el gusano del algodón, una plaga común, muere al comer algodón Bt. La resistencia a herbicidas se logra modificando las plantas para que la enzima que el herbicida ataca no sea afectada. Este es el método usado para producir plantas resistentes al glifosato ("Roundup Ready").
La modificación genética también puede aumentar la producción al hacer que las plantas sean más tolerantes al estrés ambiental, como las variaciones de temperatura. Se ha demostrado que aumentar la expresión de ciertos genes relacionados con la adaptación al frío puede hacer que las plantas sean más resistentes a las heladas, lo que es una causa común de pérdida de cosechas.
Una nueva área del fitomejoramiento es la modificación genética de plantas para que produzcan productos farmacéuticos o químicos industriales.
Véase también
En inglés: Plant breeding Facts for Kids
