Identifican la estrategia de selección genética más eficiente para obtener variedades de trigo más productivas

Un estudio en el que ha participado el catedrático de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona José Luis Araus, miembro de Agrotecnio —centro CERCA en agrotecnología—, ha descubierto que las variedades de trigo que son más productivas en condiciones óptimas (de agua, nutrientes, temperatura, etc.) también rinden más en situaciones ambientales y agronómicas desfavorables; por ejemplo, con un calor excesivo o durante episodios de sequía.

A raíz de este descubrimiento, los investigadores se han planteado cómo obtener variedades más productivas, y señalan que la estrategia más económica y eficaz para mejorar genéticamente los cultivos consiste en un proceso de dos fases: primero, seleccionar las variedades con mayor potencial de rendimiento en las mejores condiciones y, posteriormente, finalizar el proceso localmente con los candidatos que se adapten mejor a las necesidades específicas de cada entorno. Este enfoque podría tener implicaciones económicas relevantes, puesto que reduciría el número de lugares donde seleccionar estas líneas avanzadas de cultivos.

En el trabajo, una revisión de la literatura científica publicado en la revista Trends in Plant Science, han participado los investigadores Alejandro del Pozo, de la Universidad de Talca (Chile), y Victor Sadras, de la Universidad de Adelaida (Australia).

Aumentar el rendimiento del trigo y su resiliencia frente a factores como la sequía o temperaturas elevadas —cada vez más frecuentes a causa del cambio climático— es esencial para alimentar a una población mundial que se estima que alcanzará los 9.500 millones de personas en 2050.

La selección genética de variedades es un recurso clave en este reto, pero es un proceso iterativo que puede alargarse años: consiste en cruzar los individuos que presentan los mejores rasgos agronómicos y fisiológicos y en someter las generaciones filiales resultantes a procesos de selección. En este contexto, existe un debate científico sobre si conviene seleccionar variedades para el potencial de rendimiento del grano en condiciones óptimas o bien para su adaptación a situaciones específicas en condiciones de estrés.

Araus considera que los resultados del estudio evidencian que seleccionar variedades en condiciones ambientales muy severas "no es la mejor estrategia de mejora genética, ya que puede limitar los rendimientos en años o ambientes con mayor estrés". Y lo ejemplifica: "Seleccionar teniendo en cuenta la eficiencia fisiológica en el uso del agua (entendida como el cociente de fotosíntesis-transpiración) sería negativo en términos de productividad".

"En cambio —continúa el catedrático de la UB—, lo que es bueno en condiciones óptimas también lo es en condiciones no tan óptimas: un candidato de alto rendimiento seleccionado en el mejor entorno normalmente sobrepasará en producción las variedades que no han sido seleccionadas por su rendimiento potencial, lo que ocurrirá en un amplio abanico de condiciones, como por ejemplo en sequías moderadas".

Las únicas excepciones se darían en ambientes extremadamente estresantes. Pero también en este caso, Araus defiende la estrategia mencionada: "Incluso en un entorno de cambio climático como el actual, en el que cada vez nos encontraremos con situaciones más extremas, es necesario apostar por esta estrategia, ya que la productividad de las variedades desarrolladas en condiciones extremas no sería rentable para los agricultores europeos".

El estudio ha permitido a los investigadores establecer cuál sería la estrategia más adecuada para realizar este proceso de selección genética. Según los resultados, las primeras fases —las seis o siete primeras generaciones— deberían centralizarse en un entorno agronómico óptimo (con las mejores condiciones posibles) y debería seleccionarse las variedades teniendo en cuenta el máximo rendimiento posible. En las siguientes fases, las líneas avanzadas con buena calidad agronómica se enviarían para una selección final a la zona concreta donde deberían cultivarse —durante un par de generaciones adicionales— para identificar las variedades más adaptadas localmente.

Este enfoque tendría dos grandes ventajas. La primera sería económica, puesto que "reducir el número de lugares donde seleccionar líneas avanzadas, priorizando el desarrollo de cultivos bien gestionados en entornos favorables, también reduciría el coste global de la mejora varietal a nivel mundial", explica Araus. La segunda ventaja sería la eficiencia: seleccionar en entornos óptimos es más eficiente, ya que minimiza los factores que pueden confundir a las personas que hacen la selección genética. "Si las condiciones son óptimas, se expresa mejor el potencial genético de la planta. En cambio, en condiciones subóptimas (falta de agua, suelos poco fértiles o temperaturas variables) hay más ruido ambiental, lo que dificulta la identificación de los mejores individuos", argumenta el catedrático de la UB.

La investigación también ha identificado características agronómicas y fisiológicas asociadas a un mejor rendimiento. "Algunos de los caracteres que hacen que las plantas funcionen mejor, sobre todo considerando que el agua es el factor que más limita la productividad, son los que aumentan la capacidad de captar agua: no se trata tanto de que sean muy eficaces aprovechando el agua, sino que sean capaces de utilizar más que otras variedades", explica Araus.

Esto se puede conseguir, por ejemplo, "con raíces capaces de explorar el suelo en profundidad cuando no hay agua o aprovechar el agua superficial cuando llueve o si el cultivo es en regadío", apunta.

Asimismo, es clave la arquitectura del cultivo: debe permitirse que la luz se reparta de la forma más homogénea posible entre las capas superiores e inferiores de las plantas. "Para que todas las hojas contribuyan al aprovechamiento de la luz, las hojas superiores deben ser lo más verticales posible para dejar pasar la radiación y que llegue a las partes más basales", detalla el investigador.

Otros factores determinantes serían la producción de más espigas por unidad de superficie, el aumento del número de granos y una mayor tasa de fotosíntesis de la copa por unidad de radiación solar. "Todo esto se consigue con una arquitectura adecuada y con buenas condiciones de captación de agua que mantengan los estomas abiertos", destaca.

Según Araus, no existe ninguna "panacea ni característica única", sino un conjunto de rasgos que permiten mejorar la eficiencia del uso de la radiación y del agua.

Por último, el estudio también ha analizado las vías transgénicas para incrementar el rendimiento, pero "hasta ahora no han dado resultados significativos". Además, "los resultados de adaptación a condiciones concretas de estrés como la sequía son más bien modestos", concluye el investigador.