Tecnología que acelera el desarrollo de nuevas líneas de maíz

Un avance importante en la investigación pública que permite reducir el costo y el tiempo de los procesos de mejoramiento genético.

Obtener una nueva variedad vegetal no es una tarea sencilla. Según el tipo de cultivo y las características que se deseen incorporar, es un proceso que puede llevar alrededor de 10 años entre su obtención y correspondiente registro. Sin embargo, el aumento en la demanda de alimentos, sumado a la necesidad de producir semillas de mejor calidad, más rápido y con mejor adaptación a las diferentes condiciones ambientales, plantea un nuevo desafío.

Con el avance de la tecnología, desde hace unos años, empresas internacionales dedicadas a la multiplicación de semillas utilizan la tecnología de doble haploides (DH) para obtener líneas genéticas puras, en menor tiempo, incorporando además mayor resistencia a enfermedades, mejor calidad e, incluso, atributos novedosos que no existen en un cultivo convencional.

Con el objetivo de facilitar el acceso de instituciones públicas y pequeñas y medianas empresas semilleras a esta tecnología, la Unidad Integrada INTA-UNNOBA (Universidad Nacional del Noroeste de Buenos Aires) trabaja en la puesta a punto de una técnica in vivo para producir maíces doble haploides (DH). Un método que permite reducir el costo y el tiempo de los procesos de mejoramiento genético para obtener nuevas líneas endocriadas del cultivo, que luego se combinan para obtener los híbridos comerciales.

Gerardo Giomi es biotecnólogo y, en el marco de la Unidad Integrada del INTA en Pergamino –Buenos Aires–, trabaja en el protocolo para la obtención de líneas haploides duplicadas en maíz.

“Los tiempos que requiere desarrollar, evaluar e inscribir una nueva variedad son una limitante para que los criaderos de semillas de pequeña escala puedan mantenerse actualizadas en el sector y tener competitividad en el mercado”, expresó Giomi y reflexionó: “Esta tecnología permite acortar los tiempos en el mejoramiento”.

Un “doble haploide” (DH) es un genotipo que se forma cuando las células haploides –son las que contienen un solo juego de cromosomas n=10, en el caso del maíz– experimentan un proceso, espontáneo o inducido artificialmente, de duplicación cromosómica 2n=20, es decir, se recupera la cantidad de cromosomas normal de las células.

“Una de las principales ventajas de la tecnología DH es que acorta el ciclo de mejoramiento de manera considerable”, indicó Giomi y aclaró: “Hace posible que en dos o tres generaciones podamos tener líneas totalmente homocigotas –mayor pureza genética– en comparación con el proceso convencional de desarrollo de líneas endogámicas que puede tardar hasta nueve generaciones, es decir, 4 o 5 años utilizando las contraestaciones”.

Ahora bien, ¿cómo se obtienen semillas haploides duplicadas de maíz? De acuerdo con Giomi, la técnica in vivo se basa en tres pasos: primero, se seleccionan semillas haploides. Luego, las plántulas haploides germinadas son tratadas con un producto químico que interrumpe el proceso normal de división celular y duplica el número cromosómico, en comparación con la cantidad que posee el maíz diploide. En el tercer paso, se realiza la autofecundación de estas plantas y se producen líneas de maíz 100 % homocigotas en todos sus genes.

“Esta técnica de producción de haploides duplicados se instaló como el procedimiento estándar de producción de líneas homocigotas en maíz dentro de las grandes compañías internacionales”, afirmó Giomi.

La explicación sobre la dificultad en el uso de esta técnica son varias. Por un lado, se necesita contar con personal capacitado e instalaciones especiales para el tratamiento y los cuidados intensivos de las plantas. Por otro, sólo algunas líneas de maíz mejoradas para tal uso, las líneas inductoras, tienen la capacidad de promover la formación de semillas haploides.

Las líneas inductoras disponibles públicamente para realizar la técnica in vivo sólo producen hasta un 3 % de semillas haploides de origen materno y tienen una mala adaptación a nuestra región maicera. “Todo esto limita el acceso a esta tecnología”, manifestó Giomi.

En el grupo de mejoramiento genético de maíz del INTA en Pergamino, Guillermo Eyherabide y Erika Mroginski trabajan en el desarrollo de germoplasma de maíz y comenzaron con el mejoramiento de una línea inductora que pueda adaptarse a las condiciones agroclimáticas de la región.

“Trabajamos en el cruzamiento de diferentes híbridos experimentales para obtener un inductor adaptado al clima de la región central de la Argentina, que conserve su capacidad de generar semillas haploides y exprese coloración púrpura en todos sus tejidos”, expresó Mroginski.

Mroginski: “Trabajamos en el cruzamiento de diferentes híbridos experimentales para obtener un inductor adaptado al clima de la región central de la Argentina, que conserve su capacidad de generar semillas haploides y exprese coloración púrpura en todos sus tejidos”.

La coloración púrpura es una característica importante en el inductor debido a que, al ser utilizados como polinizadores, las semillas generadas también expresarán una coloración que permitirá la identificación visual de simientes con embriones haploides, que de otra forma serían indistinguibles. “Además, existen inductores con otros marcadores biológicos útiles para la identificación de embriones haploides, como el alto contenido de aceite”, apuntó Giomi.

En esta misma línea, Antonio Díaz Paleo –jefe del Laboratorio de Biotecnología del INTA Pergamino– busca, mediante determinación molecular, acelerar el mejoramiento de materiales inductores.

“Los inductores poseen caracteres genéticos asociados con su capacidad de generar más cantidad de semillas haploides”, expresó Díaz Paleo y explicó: “Año tras año realizamos el análisis molecular de una población con capacidad de inducción de haploidía para identificar y seleccionar aquellos individuos que posean los alelos –versiones de un gen– importantes para nosotros”.

Esta es la primera experiencia documentada sobre la obtención de líneas haploides duplicadas de origen materno en condiciones de cría a campo en Pergamino –Buenos Aires– y “para nosotros es un gran paso”, manifestó Díaz Paleo.

“Si bien sabemos que aún nos falta una parte del camino por recorrer, la técnica de duplicación cromosómica adaptada es eficiente”, acentuó Giomi quien advirtió que el entrenamiento en la identificación visual de semillas haploides es un paso fundamental que nos permitiría aumentar considerablemente la capacidad de obtención de líneas HD, junto con la utilización de plantas que posean mayores tasas de inducción de semillas haploides.

Asimismo, Giomi destacó el esfuerzo del trabajo coordinado entre el INTA y la UNNOBA, mediante la Unidad Integrada de Pergamino, con el objetivo de poder ofrecer un servicio de generación de líneas DH a todas las empresas del sector semillero sin excepción. “Se amplían las expectativas de crecimiento y de competitividad y, también, es una oportunidad para afianzar lazos entre el sector público y privado”, analizó.

INTA