Introducción de variación genética en los cultivos de arroz para protegerlos contra el cambio climático y la infestación por plagas
El aumento de la temperatura mundial en los últimos cincuenta años ha incrementado la salinización, especialmente en las zonas costeras debido al aumento del nivel del mar y a la escasez de agua. La salinidad afecta al crecimiento y a la reproducción de las plantas de arroz, lo que tiene repercusiones negativas en la productividad de este cereal. Al mismo tiempo, el tratamiento del agua de mar se ha revelado como la estrategia más eficaz para combatir al caracol manzana, especie del género «Pomacea», que se alimenta de la semilla sembrada y de las plántulas de arroz en los arrozales, lo que genera pérdidas de decenas de miles de millones de euros al año.
Introducción de variación genética en los cultivos de arroz
A fin de superar los efectos negativos del tratamiento del agua de mar para combatir el caracol manzana, pero también para mitigar los efectos de la salinización del agua debido al cambio climático, los científicos del proyecto NEURICE, financiado con fondos europeos, desarrollaron variedades comerciales de arroz. «Nuestro objetivo era obtener líneas de arroz tolerantes al estrés abiótico (salinidad) y biótico (caracol manzana)», explica el coordinador del proyecto, Salvador Nogués Mestres. NEURICE reunió a expertos de diversos campos científicos como la biotecnología, la fisiología vegetal, el desarrollo de la agricultura y la ganadería, la electrofisiología y la señalización celular. Los socios del proyecto seleccionaron un rasgo de tolerancia a la salinidad llamado Saltol de una variedad de arroz tradicional de la India denominada «Pokkali», conocida por ser una de las variedades de arroz más tolerantes a la salinidad del mundo. Después, lo retrocruzaron durante varias rondas con diferentes variedades de arroz selectas españolas, francesas e italianas y se seleccionaron a los descendientes que mantenían la región genómica de tolerancia a la salinidad, una estrategia no transgénica conocida como introgresión. La tolerancia a la salinidad de estas plantas descendientes se evaluó en ensayos hidropónicos en condiciones controladas de invernadero. Al mismo tiempo, los científicos investigaron los principales mecanismos implicados en el control de la tolerancia a la salinidad a nivel molecular, celular y de toda la planta, y secuenciaron cientos de variedades de arroz para descubrir nuevos genes relacionados con la tolerancia a la salinidad. «La introgresión de un rasgo en solo dos años es un gran reto y, por lo que sabemos, hemos desarrollado el protocolo de mejora genética por retrocruzamiento más rápido de la historia», enfatiza Nogués. Los científicos analizaron más de setenta marcadores de ADN en cada generación para seleccionar los individuos con el mayor porcentaje del genoma de la variedad europea sin perder los alelos asiáticos de tolerancia a la salinidad. Además, un innovador método de mejora genética rápida, que incluye la técnica de rescate de embriones «in vitro», favoreció que los embriones de arroz inmaduros germinaran con un mes de antelación y alcanzaran tres generaciones al año. De esta manera, introdujeron con éxito una región cromosómica mediante la mejora genética de la manera más rápida, pero sin tecnologías transgénicas. Cabe destacar que las nuevas variedades de arroz halófilas mantienen las características propias del entorno natural de la región. En la primavera de 2021, se comercializarán para los agricultores las primeras variedades europeas registradas de Saltol, tolerantes a la salinidad.
El futuro de las variedades de arroz tolerantes a la salinidad
Dado que Europa produce dos terceras partes del arroz que consume, más de tres millones de toneladas al año, el mantenimiento de la salud de los cultivos de arroz es fundamental para la agricultura y la seguridad alimentaria. Los investigadores descubrieron nuevos genes y alelos que ahora pueden aprovecharse para mejorar la adaptación de las variedades de arroz europeas a las nuevas condiciones impuestas por el cambio climático, tales como mayor salinidad, temperaturas más altas y menor disponibilidad de agua. Según Nogués: «El logro más significativo del proyecto fue la mayor concienciación de los agricultores europeos sobre la plaga del caracol manzana y cómo evitar su propagación a las principales zonas de producción de arroz de Europa». La introducción de estas nuevas variedades de arroz europeas tolerantes a la salinidad puede derivar en la erradicación del caracol manzana en toda Europa mediante el tratamiento del agua de mar. Esto tendrá efectos ambientales y socioeconómicos positivos, lo que evitará estrategias químicas menos eficaces y altamente contaminantes. Los conocimientos técnicos adquiridos en el marco de NEURICE en cuanto a la forma de producir estas nuevas variedades de arroz tolerantes a la salinidad, el descubrimiento de nuevos genes con tolerancia a la salinidad y las nuevas variedades propiamente dichas nutrirán la industria arrocera europea y al sector del cultivo de arroz. Junto con la mejora de las prácticas de gestión, como el uso racional del agua y la aplicación de sistemas de vigilancia de la salinidad a distancia, esto hará avanzar considerablemente la agricultura del arroz.
Palabras clave
NEURICE, arroz, salinidad, tratamiento del agua de mar, caracol manzana, variación genética, tolerancia a la salinidad, introgresión
