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En 2023, un nuevo tipo de manzana hizo su debut comercial en una feria comercial en Berlín. La Tutti es crujiente, jugosa y tiene ese tono rosado perfecto: una variedad encantadora que tardó décadas en producirse. Pero tiene un mérito mayor: está diseñada para prosperar a temperaturas de hasta 40 °C (104 °F).

La manzana es un producto de la Hot Climate Partnership, una colaboración entre investigadores y grupos industriales de España y Nueva Zelanda para crear cultivos capaces de prosperar en climas cada vez más cálidos. El grupo se unió en 2002 en medio de veranos cada vez más calurosos en la región catalana de España que dejaban a las manzanas cultivadas allí quemadas por el sol y blandas. Después de más de 20 años de cruzamiento para la tolerancia al calor, se dio a conocer la Tutti (cuyo nombre de investigación es HOT84A1).

La manzana Tutti, fruto de una colaboración multinacional de 20 años, es una de las primeras frutas desarrolladas para prosperar en un mundo en calentamiento. IRTA y Venturefruit Global Ltd.

El tutti, que ahora se cultiva en lugares tan lejanos como Estados Unidos, Chile y China, se suma a una lista cada vez mayor de frutas y verduras que los investigadores están tratando de proteger del cambio climático a medida que la Tierra se calienta. Utilizando herramientas que van desde las tradicionales (cruces, recuperación de plantas autóctonas, técnicas de plantación que tienen en cuenta el calor) hasta las nuevas, como la edición genética, los investigadores están tratando de ayudar a los cultivadores de plantas y a los jardineros domésticos a mantenerse un paso por delante del planeta cambiante.

Es una tarea difícil. Lo que parecía caluroso hace 20 años ahora es algo común, dice Joan Bonany, un pomólogo del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de las afueras de Barcelona que ayudó a formar la Asociación por el Clima Caliente. Los recuerdos de poder caminar cómodamente entre sus ordenadas hileras de manzanos y perales "se remontan cada vez más atrás en el tiempo", dice, y anticiparse al futuro "es muy parecido a disparar a un objetivo en movimiento".

En cierto modo, dice Bonany, el Tutti ya está obsoleto.

“Las temperaturas superiores a los 40° Celsius, que cada vez están más presentes en nuestro futuro, van a crear algunos problemas reales”, dice Mario Andrade, genetista de plantas de la Universidad de Maine en Orono y coinvestigador de un proyecto para crear patatas resistentes al clima.

¿Qué pasa con los cultivos a medida que aumentan las temperaturas?

Para alcanzar ese objetivo móvil, los científicos están empezando por lo que saben sobre cómo las plantas manejan el calor.

Las investigaciones han demostrado que incluso un ligero aumento de las temperaturas durante la temporada de cultivo puede reducir significativamente el rendimiento de muchas plantas. Por ejemplo, a nivel mundial, cada grado centígrado de aumento equivale a una pérdida del 10 por ciento y del 6,4 por ciento en los rendimientos del arroz y el trigo, respectivamente, alimentos que, junto con el maíz, representan la mayor parte de las calorías alimentarias del mundo.

Las hojas caídas son una señal de que una planta está teniendo dificultades durante el clima cálido. seven75/iStock / Getty Images Plus

Pero esa es solo una de las muchas cosas que pueden salir mal cuando suben las temperaturas. Otros signos de estrés por calorque puede ver comúnmente en las plantas de su propio jardín incluyen caída, crecimiento más lento, signos de quemaduras en las hojas y los tallos, frutas y verduras más pequeñas o plantas que florecen pero nunca producen cosechas en absoluto, una señal de que su polen, que es sensible al calor, ha sido dañado. Algunas plantas incluso señalan su angustia de forma audible , haciendo pequeños clics ultrasónicos cuando tienen mucha sed (SN: 30/3/23). 

Según Owen Atkin, un científico de plantas de la Universidad Nacional Australiana en Canberra que desarrolla trigo tolerante al calor, a medida que las temperaturas siguen aumentando, las mismas proteínas que realizan las funciones esenciales de una planta, como dirigir la fotosíntesis, transportar agua y nutrientes y prevenir enfermedades, comienzan a desintegrarse y a desintegrarse. Las plantas pueden reparar este daño utilizando proteínas de acción rápida que actúan como disparadores de calor. Y más allá de los 50° C (122° F), las plantas pueden comenzar a cambiar la composición química de sus membranas celulares para evitar que sus lípidos se derritan como la mantequilla que queda en la mesada. Pero lo hacen a un costo.

“El costo de vida que implica intentar reparar, reparar y reparar, debido a que la degradación se está acelerando, significa que se gasta mucha más energía en sobrevivir”, dice Atkin. “Vamos a necesitar algún trabajo innovador para protegernos contra ese tipo de daño”.

Congelando el calentamiento

La mayoría de las nuevas variedades de plantas que se producen hoy en día se siguen creando como se ha hecho durante miles de años, mediante un proceso conocido como cría selectiva, en el que se cruzan los progenitores con rasgos deseables y se va seleccionando su progenie a lo largo de generaciones sucesivas hasta que solo queden los más robustos. Es un proceso largo y no hay muchas formas de acortarlo —“Una planta crece tan rápido como crece otra planta”, dice Andrade—, pero hay nuevas formas de hacer que el proceso sea más eficiente.

Uno de los desafíos más urgentes es el hecho de que los investigadores y los criadores deben equilibrar necesidades contradictorias. Una planta que es tolerante al calor pero susceptible a las enfermedades no se venderá, como tampoco lo hará una que sea resistente a las enfermedades pero produzca frutos de baja calidad. Cada uno de estos rasgos puede estar controlado por cientos de genes, todos los cuales interactúan de maneras inesperadas. Es una pesadilla de datos que hace que estudiar la base genética de los diferentes rasgos sea un desafío.

Sin embargo, ahora la capacidad de analizar el código genético completo de una planta ha iniciado una nueva era de mejoramiento genético asistido por genoma, en la que los científicos siguen haciendo cruces, pero aprovechan herramientas modernas para orientar sus decisiones. Por ejemplo, ahora los científicos pueden comparar la composición genética de diferentes cultivares para investigar qué peculiaridades de su ADN pueden dar a una cepa mayor tolerancia al calor que a otra. Eso también elimina la necesidad de esperar a que cada generación crezca lo suficiente como para demostrar un rasgo. Los investigadores ahora pueden observar rápidamente el código genético de un cultivar para identificar si un cruce tiene un gen deseado y reducir su lista de posibles contendientes.

Según Rajeev Varshney, director del Centro de Innovación en Cultivos y Alimentos de la Universidad Murdoch de Perth (Australia), los criadores solo pueden empezar a manipular los genes exactos que impulsan una característica. Esta manipulación puede implicar la modificación genética, en la que se añade un gen de una especie a otra, o herramientas de edición genética como CRISPR/Cas9 , que permiten a los científicos modificar pequeños fragmentos del código de una planta, cambios que han producido fresas, tomates y patatas respetuosos con el medio ambiente .

Zonas cambiantes

El año 2023 trajo consigo temperaturas récord en importantes centros agrícolas de todo el mundo, e incluso los jardineros aficionados están teniendo que replantearse sus estrategias. En los Estados Unidos, el Departamento de Agricultura publicó un nuevo mapa de zonas de rusticidad de las plantas (utilizado tanto por los cultivadores comerciales como por los jardineros para determinar qué plantas tienen más probabilidades de prosperar en una región en particular) en reconocimiento del hecho de que las temperaturas mínimas invernales son ahora 2,8 grados Celsius (5 grados Fahrenheit) más cálidas en promedio que en el pasado. Los colores más fríos (azul) y más cálidos (rojo) representan temperaturas mínimas invernales más frías y más cálidas.

USDA

En un estudio, los investigadores identificaron un gen llamado AtGRXS17 en Arabidopsis, una pequeña planta de la familia de la mostaza que se utiliza ampliamente en la investigación, que parecía estar relacionado con la tolerancia a la sequía. Cuando añadieron el gen a los tomates y les quitaron el agua durante 10 días, las plantas modificadas mantuvieron su vigor y produjeron frutos, mientras que las plantas sin el gen no lo hicieron. En otro estudio, el uso de CRISPR/Cas9 para modificar un solo gen llamado FaPG1 produjo fresas más firmes que retenían mejor el agua.

Por el momento, aprovechar estas herramientas de vanguardia sigue siendo costoso, por lo que la mayoría de las veces son empresas privadas las que las desarrollan para operaciones a gran escala. Por ello, la mayoría de los cultivos modificados están fuera del alcance del jardinero medio por ahora. El primer cultivar comercializado directamente para los jardineros domésticos se lanzó hace poco, en febrero de 2024: un tomate de color morado intenso que obtiene su tono gracias a unos pocos genes robados de las flores de la boca de dragón.

Pero Varshney señala que los costos están bajando todo el tiempo y es probable que pronto veamos más opciones disponibles para los consumidores. “En los próximos años, los descubrimientos llegarán mucho más rápido”, dice. “Soy muy optimista y creo que tendremos muchas más plantas tolerantes al calor y a la sequía”.

¿Podemos utilizar alguna técnica pasada para cultivos futuros?

Es posible comprar semillas de plantas cultivadas tradicionalmente a empresas comerciales que se promocionan como “tolerantes al calor”, lo que significa que crecen relativamente bien en condiciones cálidas en comparación con cepas no adaptadas. Pero un movimiento creciente está alentando a los jardineros a obtener sus plantas localmente, en particular si viven en un lugar cálido.

Incluso una planta especialmente desarrollada como el Tutti puede no prosperar en todas las nuevas ubicaciones, pero las plantas que se han cultivado en un lugar a menudo están adaptadas de manera única a una región de maneras que aún no comprendemos por completo. Las comunidades indígenas del suroeste de Estados Unidos, por ejemplo, se destacan en el cultivo de variedades tolerantes al calor , dice Andrea Carter, miembro de la Nación Powhatan Renape y directora de agricultura y educación en Native Seeds SEARCH, un banco público de semillas en Tucson que preserva la diversidad de semillas adaptadas a las zonas áridas.

El método de las “tres hermanas”, utilizado por las culturas indígenas durante miles de años, implica plantar juntos frijoles, maíz y calabaza: tres cultivos que aportan beneficios a los demás. S. López-Ridaura et al.

“Estas semillas se han cultivado durante cientos, a veces miles de años, en un lugar determinado; es mucho trabajo adaptar esas plantas”, afirma. “En el futuro, una mayor parte del mundo tendrá que lidiar con altas temperaturas y poca disponibilidad de agua, por lo que las semillas de esta región son un recurso real que ya está adquiriendo mayor valor”.

La forma en que cultivas tus plantas también puede darles una ventaja (SN: 3/9/23). El método de las “tres hermanas” implica cultivar un trío de maíz, frijoles y calabaza juntos, y cada uno aporta beneficios a los demás. Los frijoles fijan el nitrógeno en el suelo para el maíz, cuyos tallos altos proporcionan un enrejado para los frijoles, y la calabaza de bajo crecimiento da sombra al suelo. Cubrir el suelo con paja o mantillo o usar una tela de sombra proporciona un beneficio similar, y Carter dice que regar profundamente, pero con poca frecuencia, es mejor que el riego por goteo para estimular el crecimiento de las raíces hacia abajo, donde son menos propensas a secarse.

“Las plantas adaptadas al desierto lo hacen de forma natural, pero otras pueden necesitar un poco de ayuda”, dice Roslynn McCann, investigadora de comunidades sostenibles en la Universidad Estatal de Utah en Moab. “De alguna manera, creo que la jardinería en tiempos de cambio climático se ha vuelto un poco más práctica en ese sentido. Se trata menos de arrojar semillas y ver qué crece, y más de hacer lo que puedas para ayudar a tus plantas”.

Por Amanda Heidt

Citas

Wu et al. La expresión de una glutaredoxina monotiol, AtGRXS17, en tomate ( Solanum lycopersicum ) mejora la tolerancia a la sequía. Biochemical and Biophysical Research Communications. Volumen 491, 30 de septiembre de 2017. págs. 1034-1039. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.08.006.

G. López-Casado et al. La edición CRISPR/Cas9 del gen de la poligalacturonasa FaPG1 mejora la firmeza del fruto de la fresa. Horticulture Research. Volumen 10, marzo de 2023, pág. uhad011. doi: 10.1093/hr/uhad01.

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Science News

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