El maíz como ejemplo de mejora genética en plantas

La mejora genética está, actualmente, en el punto de mira. Pero no es un concepto nuevo, ya que llevamos tiempo haciendo mejora genética, sea en plantas o animales. En este artículo os hablaré sobre la mejora genética en plantas, poniendo como ejemplo el caso del maíz, una planta domesticada por el hombre desde hace 10.000 años.

¿QUÉ ES LA MEJORA GENÉTICA?

La mejora genética de plantas es el proceso que trata sobre los principios teóricos y los métodos para la obtención de las variedades de plantas de cultivo, que garantizan bajo determinadas condiciones ambientales y de producción, rendimientos altos y estables de los productos cultivados con la calidad requerida.

OBJETIVOS DE LA MEJORA GENÉTICA

Los objetivos de la mejora genética son:

• Aumentar el rendimiento:
  • Mejora de la productividad: aumentando la capacidad productiva potencial de los individuos.
  • Mejora de resistencia: obteniendo genotipos resistentes a plagas, enfermedades y condiciones ambientales adversas.
  • Mejora de características agronómicas: obteniendo nuevos genotipos que se adapten mejor a las exigencias y aplicación de la mecanización de la agricultura.
• Aumentar la calidad: mejora del valor nutritivo de los productos vegetales obtenidos.
• Extender el área de explotación: adaptando las variedades de las especies ya cultivadas a nuevas zonas geográficas con características climáticas o edafologías extremas.
• Domesticar nuevas especies: transformando las especies silvestres en cultivadas con utilidad y rentabilidad para el hombre.

ETAPAS DEL PROCESO DE MEJORA GENÉTICA

Antes de empezar el proceso se tienen que definir los objetivos que se quieren conseguir y, por lo tanto, definir aquellos caracteres que se quieren mejorar para obtener un fenotipo concreto.

Las etapas que se siguen en el proceso de mejora genética son los siguientes:

1. Primera etapa: encontrar dentro de la variabilidad genética de la especie conreada, o de las especies que se pueden hibridar, individuos que tengan estos caracteres.
2. Segunda etapa: estos individuos se hibridan entre sí y con plantas de buenas características agronómicas generales. El resultado será una población de base que segregará para un gran número de caracteres, de la cual se seleccionaran los individuos que más se acerquen a la variedad buscada.
3. Tercera etapa: comprobar que estos individuos son mejores en uno o más aspectos que las variedades que hay en el mercado, hecho que normalmente obliga a realizar ensayos comparativos.

EL MAÍZ

La planta del maíz (Zea Mays) ha estado domesticada por el hombre desde hace 10.000 años. En este tiempo se ha convertido en uno de los tres cereales más cultivados del mundo y este aumento del conreo se encuentra ligado al desarrollo de variedades que se adaptan mejor a las necesidades de cada lugar.

El maíz es uno de los alimentos básicos más importantes ya que a partir de él se hacen muchos productos derivados (harinas, aceites). Debido a que tiene un gran valor en la industria, es una planta muy estudiada y se ha secuenciado su genoma.

BARRENADOR EUROPEO DE MAÍZ

El maíz se ve afectado por el barrenador europeo (Figura 1), Ostrinia nubilalis. Es una plaga de cereales, particularmente del maíz. Es un lepidóptero nativo de Europa que, antes de la llegada del maíz, infestaba el mijo.

La mariposa mide unos 2,5 cm de largo. La hembra es de color marrón amarillento con bandas irregulares en las alas, y el macho es más pequeño y oscuro. La hembra pone los huevos por la parte de debajo de las hojas.

Figura 1. Imagen de la hembra de barrenador europeo (Fuente: Discover Life)

El barrenador hace túneles dentro del maíz (Figura 2), que provocan que la planta se rompa y caiga al suelo. Se tiene que tener en cuenta que cuando el maíz aún es inmaduro no se ve afectado por el barrenador, gracias a las defensas naturales de estas plantas en el estadio de crecimiento.

Figura 2. Larva del barrenador europeo en el maíz (Fuente: Iowa State University)

MODIFICACIÓN GENÉTICA DEL MAÍZ

Podemos encontrar dos tipos de maíz modificado:

• Cultivos que producen su propio herbicida (Bt)
• Cultivos tolerantes a herbicidas (Monsanto)

El maíz Bt es una planta modificada genéticamente mediante biotecnología moderna para defenderse a sí misma del ataque de insectos lepidópteros. Utilizando la tecnología del ADN recombinante se modificó el maíz, insertando un gen de la bacteria Bacillus thuringensis (Bt), de tal manera, que sus hojas, tallo y polen expresaran la proteína Bt de la bacteria. El maíz Bt constituye una importante y novedosa herramienta para el control de daños y pérdidas causadas por plagas de insectos.

El maíz tolerante a herbicidas es un maíz que ha estado mejorado mediante el uso de tecnología del ADN recombinante para tolerar la aplicación de ciertos tipos de herbicidas. Con el uso de estas tecnologías ha estado posible desactivar o remplazar la secuencia de susceptibilidad por otra que confiera resistencia y que permita a la planta de cultivo tolerar la aplicación del herbicida.

OBTENCIÓN DEL MAÍZ BT

Para transformar una planta normal a una planta transgénica, el gen que produce una característica de interés es identificado y separado del resto de material génico de un organismo donador.

Un organismo donador puede ser una bacteria, hongo o cualquier otra planta. En el caso del maíz Bt, el organismo donador es una bacteria del suelo de origen natural, el Bacillus thuringiensis, y el gen de interés produce una proteína que mata las larvas de lepidópteros. Esta proteína se llama delta endotoxina Bt.

La delta endotoxina Bt fue seleccionada por el hecho que es altamente eficaz para controlar larvas de orugas. Es durante la etapa larval cuando se produce la mayor parte de los daños del barrenador europeo de maíz. La proteína es muy selectiva, en general, no daña a los insectos en otros órdenes (como escarabajos, moscas, abejas y avispas). Por eso, los transgénicos que tienen el gen Bt son compatibles con los programas de control biológico, ya que perjudican los depredadores y parasitoides menos que los insecticidas de amplio espectro de insectos. La endotoxina Bt es considerada segura para los seres humanos, otros mamíferos, peces, aves y el medio ambiente a causa de su selectividad.

REFERENCIAS

• Juan-Ramón Lacadena. Agricultura Transgénica
• Iowa State University – Department of Entomology
• Entomology at the University of Kentucky
• Maíz transgénico: riesgos y beneficios
• Foro en Defensa del Maíz
• Foto portada: Informador.mx

Flores con turbante, la fiebre de los tulipanes

Con la llegada de la primavera muchos de vosotros habréis disfrutado de los colores tan bonitos que tienen las flores de las plantas que ya florecieron. Esta vez justamente os voy hablar de una de las flores más vistosas, sencillas, pero maravillosas que seguramente ya habréis tenido la oportunidad de observar en muchos jardines o en la naturaleza. Se trata del tulipán. Además de introduciros esta planta, en este artículo os haré una descripción más detallada de sus partes. Creo que es un buen caso para comenzar a introducir vocabulario, debido a que su estructura es bastante clara y simple. Por lo tanto, si estáis interesados en aprender un vocabulario más técnico, ahora tendréis la oportunidad. Pero, no penséis que solo hablaré de los aspectos más técnicos, porque también podréis conocer la historia los tulipanes tienen detrás, y, como veréis, estas flores causaron ¡una buena fiebre! 

Imagen artística de diferentes tulipanes (Foto de Adriel Acosta).

 INTRODUCCIÓN

Los tulipanes (Tulipa sp.), flores que cuando se cierran tienen forma de turbante, son unas plantas muy populares y conocidas desde hace muchos siglos debido a su alto interés ornamental.

Su género está distribuido por el Asia central y occidental, por la Mediterránea y por Europa. Se sabe que su origen se encuentra en el centro de Asia y desde allí se han expandido tanto de forma natural como por acciones antrópicas. Y, aunque se conocen aproximadamente 150 especies en la naturaleza, la intervención del hombre ha aumentado mucho la lista de especies. Ocasionadas tanto por hibridación  (forzando la descendencia de dos especies de interés) como por mejora genética (seleccionando los individuos hijos que más valor tienen).

Cultivo de tulipanes en Ámsterdam (Foto de Rob Young). 

 LA FIEBRE DE LOS TULIPANES

Como ya se ha comentado anteriormente, los tulipanes son de las plantas más utilizadas en ornamentación, tanto en decoraciones como en jardinería. Y aunque el cultivo de estas flores es bien antiguo, el boom en Europa ocurrió durante el siglo XVII. Dando pie a lo que se conoce como tulipomanía o fiebre de los tulipanes. En aquellos momentos, especialmente en los Países Bajos y en Francia, se despertó un alto interés por el cultivo de estas plantas. La fiebre fue tan grande que la gente vendía bienes de toda clase para comprar bulbos de tulipanes, llegando incluso a vender los bienes más preciados como la casa o animales de granja.

La causa de esto se originó en los Países Bajos, donde en aquellos momentos ya se vendía el bulbo de tulipán de un único color. Pero, después aparecieron los bulbos de oriente que daban pie a flores con colores jaspeados, los cuales resultaron muy atractivos. Aunque se desconocía la causa, se sabía que si se tocaban los bulbos de un único color con los bulbos de las flores jaspeadas, estos primeros se transformaban en bulbos jaspeados. Esto hizo que el precio de los tulipanes comenzara aumentar y poco después se provocó la primera burbuja especulativa de la historia.

Ahora se sabe que la causa es debida a un virus que se transmite de unos bulbos a otros; este virus se conoce como Tulip breaking virus.

Acuarela anónima del siglo XVII de “Semper Augustus”. Representación de uno de los tulipanes más populares que se vendió a precio récord en los Países Bajos (Imagen de domino público).

CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS

 La planta

 Los tulipanes son geófitos, es decir, tienen órganos de resistencia debajo de la tierra para poder sobrevivir durante la época desfavorable, el inverno. Estos órganos son los bulbos, los cuales se han utilizado en los cultivos para conservar estas plantas.

 Sus hojas son lineales o lineal-lanceoladas, es decir, son alargadas y estrechas y acaban en pico. Tienen nerviación paralela, un nervio al lado del otro y con el mismo sentido. La disposición de las hojas suele ser en roseta basal: esto quiere decir que las hojas nacen aglomeradas en la parte baja de la planta, por encima del bulbo, y en un mismo nivel. Aunque a veces también se pueden observar algunas hojas a lo largo del tallo, las caulinares. Estas son sésiles, sin peciolo, y envuelven un poco el tallo.

Para cultivar los tulipanes, se pueden utilizar tanto los bulbos como los frutos. En este caso hablamos de cápsulas, unos frutos secos, que se abren gracias a unas valvas. Al principio las semillas están enganchadas en el interior de estas cápsulas y después se van liberando y repartiendo por el entorno.

Tulipán (Foto de Adriel Acosta).

 Las flores

Los tulipanes aparecen en los primeros meses de la primavera, por lo tanto hacen floración primaveral. Esto es debido a que son plantas adaptadas a climas mediterráneos secos o bien a zonas frías.

Como hemos visto, las flores son solitarias o bien aparecen hasta 3 reunidas en un mismo tallo. Además, son generalmente grandes y vistosos, hermafroditas, por lo tanto, tienen órganos reproductores tanto masculinos como femeninos, y son actinomorfos, es decir, pueden ser divididos simétricamente por más de dos planos de simetría.

Estas flores constan de 3 tépalos internos y 3 externos libres entre ellos, sin estar unidos o fusionados. Hablamos de tépalos cuando los sépalos (piezas del cáliz) y los pétalos (piezas de la corola) son similares entre ellos. En este caso son tépalos petaloides, ya que adoptan colores y formas típicas de los pétalos.

En la parte interna de la flor podemos ver 6 estambres repartidos equitativamente en 2 verticilos, aunque al estar estos dos muy juntos entre ellos, parece que nazcan de un mismo punto. Y justo en el centro, rodeado por estos estambres, hay el gineceo, la parte femenina de la flor. Este gineceo consta de su ovario y de 3 estigmas unidos a este directamente. Los estigmas son la parte del órganos reproductor femenino donde tiene que llegar el polen para fecundar los ovarios.

Partes de la flor de un tulipán: 1. Sépalo, 2. Pétalo, 3. Estambre, 4. Órgano reproductor femenino (ovario y 3 estigmas) (Foto de Adriel Acosta).

 Como habéis visto en este artículo, muchas de las flores tienen historias bien curiosas y han causado gran impacto en nuestra sociedad. Además, habéis podido observar con detalle las partes de la flor de la tulipa. Una vez más, espero que os haya gustado.

REFERENCIAS

• A. Aguilella & F. Puche. 2004. Diccionari de botànica. Col·leció Educació. Material. Universitat de València: pp. 500.
• Bolòs, J. Vigo, R. M. Masalles & J. M. Ninot. 2005. Flora manual dels Països catalans. 3ed. Pòrtic Natura, Barcelona: pp. 1310.
• Apuntes de Fanerógamas y de Fisiología Vegetal Aplicada, Grado de Biología Ambiental, UAB
• F. Schiappacasse. Cultivo del tulipan. http://www2.inia.cl/medios/biblioteca/seriesinia/NR21768.pdf
• Fundación para la Innovación Agraria; Ministerio de Agricultura. 2008. Resultados y Lecciones en Tulipán. Proyecto de Innovación en XII Región de Magallanes. Flores y FOllajes/ Flores de corte (11).