17 de julio de 2021 10:04 AM
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EE.UU. : Por fin, un futuro para el trigo híbrido

Fue poco más de 100 años que el sol comenzó a salir lentamente sobre una nueva tecnología que estaba destinada a transformar la agricultura estadounidense. Si bien se necesitarían algunas décadas para que la hibridación de cultivos se afianzara, la innovación en última instancia transformaría por completo las plantaciones de cultivos y desempeñaría un papel fundamental […]

Fue poco más de 100 años que el sol comenzó a salir lentamente sobre una nueva tecnología que estaba destinada a transformar la agricultura estadounidense. Si bien se necesitarían algunas décadas para que la hibridación de cultivos se afianzara, la innovación en última instancia transformaría por completo las plantaciones de cultivos y desempeñaría un papel fundamental en el ascenso del maíz como “rey” de la agricultura estadounidense. 

Durante los últimos 40 años, esta transformación ha relegado al trigo cada vez más de su antigua posición central en la economía agrícola. Gracias a la introducción de variedades híbridas, los rendimientos de maíz en los Estados Unidos han aumentado constantemente más rápido que el trigo, ayudando al maíz a invadir tierras consideradas el corazón del país del trigo. Kansas, descrito durante mucho tiempo como el granero de los Estados Unidos, ha cosechado más maíz que trigo, en general mucho más, casi todos los años desde 2003. Durante los últimos tres años, la producción de maíz de Kansas ha promediado 736 millones de bushels, frente a la producción de trigo de 302 millones. . En 1950, en comparación, Kansas produjo 178 millones de bushels de trigo y 52 millones de bushels de maíz. 

Ahora, los mejoradores de trigo ven una nueva revolución potencial en el horizonte. Gracias a un imperativo humanitario, la necesidad de alimentar a una población mundial en rápido crecimiento; un avance tecnológico: el mapeo del genoma del trigo; y perspectivas económicas más rentables, el potencial de los programas transformadores de híbridos de trigo parece más prometedor que nunca.

Las plantaciones de trigo híbrido en los Estados Unidos y gran parte del mundo son insignificantes en la actualidad, pero el cambio se avecina en el horizonte. En mayo, Syngenta AG anunció planes para introducir cuatro trigos híbridos en Europa bajo la marca X-Terra. Un mes después, BASF dijo que su trigo híbrido se vendería bajo la marca Ideltis y estaría disponible a mediados de la década en Europa y Estados Unidos. El trabajo inicial se ha centrado en Alemania.

Jan Gielen, funcionario científico de Syngenta Group, con sede en Zurich, Suiza, dijo que el potencial es considerable.

“Mejorar los rendimientos y la seguridad de los cultivos mediante la hibridación representa un gran desafío, pero se ha vuelto al alcance debido a los avances recientes en las tecnologías de reproducción, incluido el acceso a herramientas y recursos genómicos”, dijo.

La compañía espera que se demuestre que el trigo tiene fuertes cualidades de horneado, adecuadas para la baguette francesa, agregó. 

“Presentamos híbridos este año y debemos esperar la autorización, dos años de prueba oficial para calificar para la lista recomendada para Francia”, dijo Gielen, quien tiene su sede en París, Francia.

Un mayor rendimiento es un beneficio crucial necesario para que las semillas híbridas tengan éxito en el mercado, pero la medida simplifica demasiado las consideraciones de los productores, dijo Gielen. Con el surgimiento de condiciones climáticas más extremas debido al cambio climático, los beneficios de los híbridos serán más evidentes.

“El rendimiento es una cosa”, dijo. “Los híbridos también son más robustos. En condiciones difíciles, los híbridos en promedio se desempeñan mejor que las variedades convencionales. Con una cartera más pequeña, podrá cubrir más entornos “.

Gielen dijo que Syngenta ha estado trabajando para desarrollar semillas de trigo híbridas desde 2010, basándose en la expectativa de que los híbridos producirían más, serían más robustos y más resistentes tanto a las tensiones ambientales como a las enfermedades. Si bien la introducción inicial está programada para Europa, Gielen dijo que el mercado estadounidense sería ideal a largo plazo.

“En Estados Unidos, los rendimientos en general no son tan altos como en Europa”, dijo. “En áreas de cultivo subóptimas, creo que los híbridos realmente se diferenciarán de los convencionales. Al mismo tiempo, necesita cultivadores que se sientan cómodos con la alta tecnología. En Europa, los productores son más receptivos a la aplicación de fungicidas y fertilizantes para alcanzar los máximos rendimientos ”. 

Aunque se introdujo por primera vez en la década de 1910, la tecnología híbrida para el maíz no ganó impulso hasta la década de 1940. El impacto acumulativo durante las últimas ocho décadas ha sido extraordinario. Los rendimientos de maíz pronosticados por el Departamento de Agricultura de EE. UU. Para la cosecha de 2021 fueron de 180 bushels por acre, un 475% más que los rendimientos de 1940 de 76. Durante este mismo período, los rendimientos de trigo aumentaron en un 231%. Más recientemente, desde 1980, los rendimientos de maíz han aumentado un 97%, frente al 51% del trigo. En los últimos 40 años, la superficie cultivada con maíz ha aumentado un 8%, mientras que la superficie cultivada con trigo ha caído un 43%. 

¿Por qué no se desarrollaron e introdujeron los híbridos de trigo junto con los híbridos de maíz en la década de 1940? Stephen Baenziger, profesor emérito de Agronomía en la Universidad de Nebraska-Lincoln, identificó dos razones principales.

La primera es que el trigo ya se estaba beneficiando de programas de mejoramiento exitosos en las décadas de 1930 y 1940, y la necesidad de aumentar los rendimientos mediante la hibridación no se consideró apremiante. Por el contrario, durante los 30 años anteriores a 1940, los rendimientos de maíz apenas se movieron, dijo Baenziger.

De hecho, desde mediados de la década de 1860 hasta un pico en 1915, los rendimientos de trigo aumentaron un 52%. Los rendimientos máximos de maíz, alcanzados en 1906, aumentaron alrededor del 30%.

“La productividad en el maíz fue básicamente plana, a diferencia del trigo, que tuvo mejoras continuas porque teníamos un muy buen sector de mejoramiento dedicado trabajando en eso”, dijo. 

Las empresas privadas intentaron introducir híbridos de trigo de vez en cuando durante el siglo pasado, pero debido a que las variedades de trigo cruzadas estaban experimentando aumentos modestos en el rendimiento, los híbridos que se introdujeron no lograron separarse adecuadamente de los cultivares convencionales, dijo Baenziger.

“El programa público y los programas privados continuaron mejorando a sus competidores, los cultivares”, dijo. “Y los híbridos nunca pudieron realmente distanciarse de lo que venía desde atrás”.

Baenziger citó una segunda razón clave por la que los programas de hibridación de maíz tuvieron más éxito que el trigo.

“Los híbridos eran relativamente fáciles de hacer en maíz”, dijo. “Es mucho más difícil en el trigo”.

Producido al cruzar dos líneas endogámicas, el grano híbrido requiere la esterilización de los componentes masculinos de uno de los dos padres, para evitar que la planta se autofecunda. En el caso del maíz, la esterilización es relativamente fácil. Una vez que aparece en el campo, la borla (macho) se retira de la planta y la espiga (hembra) es fertilizada por otra planta. Múltiples hileras de plantas femeninas sin espinas crecen junto a filas simples o dobles de plantas masculinas, el polen a partir del cual fertilizan las plantas femeninas, que luego generan la semilla híbrida.

En el caso del trigo, las partes masculinas (estambres) son imposibles de eliminar físicamente de manera efectiva y económica de las plantas femeninas. 

Hay otros desafíos, dijo Baenziger. Se ha utilizado la aplicación de agencias de hibridación química (CHA) para esterilizar las partes masculinas de las plantas de trigo, pero esta técnica tiene una ventana de aplicación estrecha para el éxito de la polinización. El maíz produce más polen que el trigo y el polen de trigo no sobrevive tanto tiempo.

Baenziger dijo que muchos criadores y empresas ven el maíz como el sistema modelo y se sienten intimidados. Los intentos de varias empresas en la década de 1980 para desarrollar trigo híbrido fracasaron, en parte debido a la falta de cooperación con los programas públicos de mejoramiento.

“No olvides que comenzó hace 100 años”, dijo. “Un mejor ejemplo es la canola híbrida o arroz híbrido. Mucho más nuevo. En arroz, durante 30 años trabajaron y no idearon un sistema de producción que valiera la pena. Finalmente, descubrieron cómo producir híbridos a gran escala. El trigo híbrido requerirá una inversión sostenida “. 

Citó datos que muestran que, en la encuesta más reciente del sector de la cría, 900 mejoradores estaban trabajando en maíz, 870 privados y 30 públicos.

“Tienes grandes cantidades de inversión”, dijo. “Para el trigo, el número fue de 120 mejoradores, la mitad públicos y privados. Si tiene siete veces el número de criadores, esperaría que tuvieran una mayor productividad “.

Gielen dijo que el uso de agentes de hibridación química ha ayudado a mejoradores como Baenziger a demostrar el potencial del trigo híbrido, pero advirtió que el éxito comercial dependerá de soluciones no químicas.

“La práctica de la hibridación por medio de CHA no es sostenible”, dijo. “Los compuestos de CHA están sujetos a regulaciones estrictas que limitan la superficie en la que se pueden aplicar, y el procedimiento de esterilización en sí es muy sensible en términos de tiempo, condiciones ambientales, fisiología del cultivo, etcétera. Para que el trigo híbrido gane participación en el mercado, es esencial un sistema de hibridación alternativo que se pueda implementar a gran escala “.

Empresas como Syngenta están utilizando técnicas no químicas en programas de reproducción para crear plantas con esterilidad masculina. Denominada esterilidad masculina citoplasmática (CMS), la técnica genera un progenitor femenino deseable al reemplazar su citoplasma, un componente celular esencial para el crecimiento y la reproducción de las plantas, por un citoplasma alternativo que no apoya el desarrollo de anteras o polen. Este cambio de citoplasma, realizado por un proceso de reproducción multigeneracional, neutraliza las partes masculinas de la planta (estambre o anteras) pero deja la línea parental intacta y lista para ser polinizada por la segunda raza o línea parental masculina. En cultivos como el girasol, la remolacha azucarera, la colza, pero también la cebada y el centeno, sistemas CMS similares han producido semillas híbridas con éxito durante muchos años.

En el caso del trigo, las semillas femeninas (esterilizadas) se plantan con progenitores masculinos en una mezcla de aproximadamente 95: 5, asegurando las plantas masculinas la polinización adecuada de las plantas femeninas.

“La semilla luego se cosecha juntos”, dijo Gielen. “Por lo tanto, el trigo híbrido no es tan uniforme como el maíz, ya que la semilla híbrida también contendrá un bajo porcentaje de plantas masculinas que utilizan esta técnica”. 

Otros criadores utilizan una técnica similar a la producción de maíz híbrido, en la que se siembran tres franjas de semilla hembra por cada franja de macho.

El argumento humanitario a favor de la inversión en programas híbridos es convincente, dijo Baenziger. Habló sobre el tema el 27 de mayo en un seminario web patrocinado por el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma del Trigo. Hacia el final de su presentación, Baenziger discutió la importancia del trigo híbrido en el futuro, planteando la pregunta: “¿Por qué necesitamos hacer esto?”

“Sabemos a qué se espera que crezca la población, y también sabemos que esa población no comerá como la población que tenemos hoy”, dijo. “Van a ser más prósperos, van a comer más, así que necesitamos mejorar nuestro rendimiento de grano entre un 1,4% y un 1,7% anual. Y actualmente en las Grandes Llanuras, el granero de Estados Unidos, estamos al 0,9%. Entonces, si no tiene un plan para aumentar el rendimiento de grano entre un 1.4% y un 1.7% anual, tiene un plan para fallar. Y el fracaso no puede ser una opción “.

Mirando más allá de los Estados Unidos, Baenziger citó datos que muestran que los rendimientos de trigo del mundo en desarrollo están aumentando un 1% anual, y el arroz está aumentando al mismo ritmo. El maíz tiene un promedio superior al 2%. Los rendimientos del trigo en el mundo desarrollado no están aumentando, y los rendimientos del maíz están aumentando alrededor de un 1,5% anual.

“Así que están en el estadio”, dijo Baenziger. 

En lugar de dejarse intimidar por el éxito del maíz híbrido y darse por vencido, la comunidad del trigo debería buscar en el arroz lo que podría ser posible.

“El arroz híbrido, que enfrenta desafíos similares, perseveró y continuó”, dijo. “Les dijeron que no funcionaría. No pudiste hacerlo. Es un cultivo que se autopoliniza. No se pueden producir cultivos de polinización cruzada, y eso ocurrió justo hasta que descubrieron el sistema. El padre del arroz híbrido, Yuan Longping, murió el 22 de mayo. Ahora hay más de 17 millones de hectáreas de arroz híbrido cultivadas en todo el mundo. Millones de personas se alimentan por eso. Lo que siempre me molestó como fitomejorador público es la pregunta: ¿Dónde podría estar el trigo, porque solo hay 100.000 a 200.000 hectáreas para el trigo híbrido, si alguien hubiera continuado trabajando con trigo híbrido? ”.

Si bien enfatiza que se requerirá una inversión considerable de tiempo para que el trigo híbrido se establezca en los Estados Unidos y en todo el mundo, Baenziger dijo que el mapeo del genoma del trigo y los aprendizajes de este avance encabezado por investigadores en Europa harán que la identificación de emparejamientos híbridos exitosos. mucho más eficiente.

Con ese fin, la Universidad de Nebraska está colaborando con la Universidad Texas A&M en una iniciativa híbrida en la que cada programa de cría universitario contribuyó con 25 machos y 50 hembras, lo que equivale a 150 líneas en total. 

“Si tiene 150 líneas en total, puede hacer 11,175 híbridos”, dijo. “No puedo hacerlos, no puedo probarlos, pero usando los algoritmos de nuestros colegas en Alemania podemos hacer 700 híbridos. Eso es 25 machos por 14 hembras y hay un conjunto diferente de hembras para cada uno de los machos en dos ubicaciones. Eso es para asegurarnos de que no tengamos una catástrofe climática “. 

Gracias a la ciencia del mapeo del genoma, las pruebas de 700 híbridos permiten a los científicos predecir con precisión el rendimiento del resto de las 10.475 líneas restantes, dijo.

Dos años de ensayos han generado resultados prometedores con numerosos híbridos que superan a los controles consanguíneos más exitosos.

“Entonces se puede encontrar heterosis (cuando un individuo cruzado supera a ambos padres, también conocido como vigor híbrido)”, dijo. “El punto clave es que tendrás que criar para ello. El maíz híbrido no llegó a donde está hoy por cien años de casualidad, fue una cría muy difícil para la heterosis y eso es lo que estamos viendo aquí. ” 

Baenziger dijo que es imposible predecir si la adopción de la hibridación en el trigo revertirá la erosión del área plantada de trigo en los Estados Unidos. En última instancia, encontrar una manera de mantener el costo de los bienes bajo control determinará si el trigo híbrido finalmente se afianza, pero Baenziger confía en que se logrará el vigor híbrido.

“Hay algoritmos realmente excelentes para predecir el vigor híbrido”, dijo. “Eso es solo por la información de la secuencia. Los macrodatos lo permitieron. Las empresas están volviendo al trigo híbrido. Ven oportunidades y vale la pena invertir en beneficio del productor, el usuario final y el consumidor “. 

A medida que Sosland Publishing Company, editor de World Grain, se prepara para celebrar los 100 años de brindar a los profesionales de la industria alimentaria información, noticias y comentarios oportunos, publicaremos una serie de artículos en todos nuestros títulos para celebrar el pasado, el presente y el futuro de la personas e industrias que alimentan al mundo.

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