El descubrimiento de genes responsables de la reproducción asexual en un pasto tropical puede reducir los impactos negativos de la producción pecuaria. El pasto captura carbono, reduce las emisiones de gases de los suelos, restaura tierra degradada y mejora la salud y la productividad del ganado.

La ganadería es un pilar importante para muchos pequeños agricultores, pero sus fincas a menudo se encuentran en tierras degradadas, lo que aumenta el impacto del ganado en el medio ambiente y reduce su producción de leche y carne. Investigadores del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) han demostrado que especies de pasto Brachiaria pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la ganadería y aumentar la productividad – y el mejoramiento de variedades puede potencialmente aumentar los beneficios ambientales y económicos.

Sin embargo, el proceso de mejoramiento es difícil, lleva tiempo y es costoso. Un avance en el complejo genoma de las Brachiaria puede lograr que el mejoramiento sea más eficiente, y que potencialmente acelere la velocidad con la que nuevos pastos empiecen a beneficiar a los productores de ganado y el medio ambiente.

Margaret Worthington, genetista del CIAT y la Universidad de Arkansas, y colegas crearon el primer mapa molecular denso de B. humidicola, un pasto forrajero robusto y amable con el medio ambiente. Además, precisaron los genes candidatos para el mecanismo reproductivo asexual de la planta, lo cual es una ventaja enorme para los fitomejoradores. Los hallazgos fueron publicados en enero en BMC Genomics.

“La idea es crear un mejor cultivo con menos tiempo y menos dinero y ponerlo a disponibilidad de los productores más rápidamente. Al usar este marcador molecular, se aumentan las probabilidades de encontrar ese raro ganador”.

Margaret Worthington

Genetista del CIAT y la Universidad de Arkansas

Los métodos tradicionales de fitomejoramiento para pastos Brachiaria involucran a una o dos técnicas complejas. Una es cultivar la planta para siembra y estudiar las semillas bajo un microscopio para determinar si la planta se reprodujo de manera asexual. El otro método involucra extirpar los embriones de la planta y conducir un análisis similar. Ambas técnicas requieren muchas semanas, fondos considerables y especialistas altamente capacitados.

La reproducción asexual a través de la semilla, llamada apomixis, es clave para desarrollar nuevas variedades de cultivos para uso generalizado. Los cultivos que se reproducen mediante la apomixis conservan los mismos rasgos de una generación a la siguiente, esencialmente fijando características deseadas como la tolerancia a la sequía o un alto valor nutricional. Las plantas que se reproducen de forma sexual no heredan de forma confiable rasgos deseados a generaciones subsiguientes.

Semillas, a perpetuidad

Con este marcador molecular, los fitomejoradores pueden llevar a cabo una prueba rápida y económica cuando los pastos Brachiaria son plántulas para identificar si se reproducen a través de la apomixis. Los resultados están disponibles en un par de semanas. Esto permite a los fitomejoradores seleccionar solamente plantas reproductivas asexualmente para ensayos, permitiéndoles dedicar más tiempo y recursos a las plantas que tienen el potencial de producir nuevos cultivares.

Los pastos Brachiaria a menudo se han considerado un “cultivo huérfano”, debido a la falta de inversión en investigación, pero su potencial para lograr que las fincas tropicales sean más productivas y mejores para el medio ambiente es bien conocido entre los especialistas de forrajes tropicales. Un estudio reciente encontró que B. humidicola era especialmente capaz de reducir el óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero, emitido por el suelo como resultado de la deposición de orina del ganado. Adicionalmente, investigadores del CIAT han identificado mecanismos que este pasto tropical usa para adquirir nutrientes del suelo de forma eficiente.

Los mejoradores de Brachiaria también valoran la apomixis para los pequeños productores en países en desarrollo que cuentan con recursos limitados para invertir en mejorar sus fincas. Las variedades mejoradas de pastos que producen cantidades suficientes de semillas que retienen rasgos pueden eliminar la necesidad de comprar nuevas semillas para cada siembra, lo cual es una barrera potencialmente costosa para la adopción.

“Este avance permite acelerar nuestro programa de mejoramiento para lograr múltiples rasgos, incluidos el desarrollo de forrajes tropicales que puedan ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y lograr unas prácticas agropecuarias más eco-eficientes”.

Joe Tohme

Científico principal en el CIAT y coautor del estudio.

“Este descubrimiento representa un hito en el camino hacia el desarrollo de tecnologías de mitigación en el sector de producción pecuaria”.

Jacobo Arango

Coautor del estudio, biólogo ambientalista del CIAT y Autor Principal del próximo Informe de Evaluación sobre Mitigación del Cambio Climático del Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC).

Socios y financiamiento

Los investigadores agradecen el apoyo del Centro Computacional de Alto Desempeño de la Universidad Yale (respaldados por las subvenciones de NIH RR-19895 y RR-029676-01) y el Centro de Yale para el Análisis de Genoma. Este proyecto ha sido apoyado en parte por una subvención del Programa de Investigación de Genoma Vegetal de la Fundación Nacional de Ciencias al SLD (NSF 1444478). El desarrollo de marcadores SSR recibió el apoyo del proyecto de JIRCAS “Desarrollo de sistemas agrícolas sostenibles a nivel ecológico mediante el uso práctico de la función de inhibición de la nitrificación biológica”.

El trabajo del CIAT contó con el apoyo del Ministerio Federal Alemán para la Cooperación Económica y el Desarrollo (BMZ) bajo el Proyecto GIZ número 11.7860.7-001.00 y el Programa de Investigación de CGIAR en Ganadería (Livestock). Agradecemos a todos los donantes que apoyan a nivel global el trabajo de Livestock mediante sus contribuciones al Sistema CGIAR. Ninguna de las agencias financiadoras asumió un rol activo en el diseño del estudio, su ejecución o la redacción del manuscrito.

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