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Historia del mejoramiento vegetal

El mejoramiento vegetal comenzó con la agricultura sedentaria , en particular con la domesticación de las primeras plantas agrícolas , una práctica que se estima data de hace en...

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El mejoramiento vegetal comenzó con la agricultura sedentaria , en particular con la domesticación de las primeras plantas agrícolas , una práctica que se estima data de hace entre 9.000 y 11.000 años. Inicialmente, los primeros agricultores humanos seleccionaron plantas alimenticias con características deseables específicas y las utilizaron como fuente de semillas para las generaciones posteriores, lo que resultó en una acumulación de características a lo largo del tiempo. Sin embargo, con el tiempo, comenzaron los experimentos con la hibridación deliberada, cuya ciencia y comprensión se vieron enormemente enriquecidas por el trabajo de Gregor Mendel . El trabajo de Mendel condujo finalmente a la nueva ciencia de la genética . El mejoramiento vegetal moderno es genética aplicada, pero su base científica es más amplia, abarcando biología molecular , citología , sistemática , fisiología , patología , entomología , química y estadística ( biometría ). También ha desarrollado su propia tecnología. Los esfuerzos de mejoramiento vegetal se dividen en una serie de hitos históricos diferentes.

Mejoramiento temprano de plantas

Domesticación

Este mapa muestra los lugares de domesticación de varios cultivos. Los lugares donde se domesticaron inicialmente los cultivos se denominan centros de origen.

La domesticación de plantas es un proceso de selección artificial llevado a cabo por los humanos para producir plantas con características más deseables que las plantas silvestres, lo que las hace dependientes de entornos artificiales, generalmente mejorados, para su supervivencia. Se estima que esta práctica se remonta a 9.000-11.000 años atrás. Muchos cultivos actuales son el resultado de la domesticación en la antigüedad, hace unos 5.000 años en el Viejo Mundo y 3.000 años en el Nuevo Mundo . En el Neolítico , la domesticación duraba entre 1.000 y 7.000 años. Hoy en día, todos los principales cultivos alimentarios provienen de variedades domesticadas. Casi todas las plantas domesticadas que se utilizan actualmente para la alimentación y la agricultura fueron domesticadas en los centros de origen . En estos centros aún existe una gran diversidad de plantas silvestres estrechamente relacionadas, denominadas parientes silvestres de los cultivos , que también pueden utilizarse para mejorar los cultivares modernos mediante el mejoramiento genético.

Una planta cuyo origen o selección se debe principalmente a la actividad humana intencional se denomina cultivada , y una especie cultivada que ha evolucionado a partir de poblaciones silvestres debido a la presión selectiva de los agricultores tradicionales se denomina variedad autóctona . Las variedades autóctonas, que pueden ser resultado de fuerzas naturales o de la domesticación, son plantas o animales adaptados a una región o entorno particular.

En algunos casos, como el del arroz , se domesticaron diferentes subespecies en diferentes regiones; la subespecie indica de Oryza sativa se domesticó en el sur de Asia , mientras que la subespecie japonica de Oryza sativa se desarrolló en China .

Para obtener más información sobre los mecanismos de domesticación, consulte Híbrido (biología) .

Intercambio Colombino

Los humanos han intercambiado plantas útiles de tierras lejanas durante siglos, y se han enviado recolectores de plantas para traerlas de vuelta para su cultivo. La agricultura humana ha tenido dos resultados importantes: (1) las plantas más apreciadas por los humanos comenzaron a cultivarse en muchos lugares y (2) los jardines y las granjas han brindado algunas oportunidades para que las plantas se crucen entre sí, algo que no habría sido posible para sus ancestros silvestres. La llegada de Colón a América en 1492 desencadenó una transferencia sin precedentes de recursos vegetales entre Europa y el Nuevo Mundo .

Mejora científica de plantas

Catálogo de Garton de 1902

Thomas Fairchild (¿1667 – 10 de octubre de 1729) fue un jardinero inglés, "el principal viverista de su época", que trabajaba en Londres. [ 1 ] Se carteó con Carl Linnæus y ayudó con experimentos a establecer la existencia de sexo en las plantas . En 1716-17 (el cruce se realizó en el verano de 1716, la nueva planta apareció la primavera siguiente) fue la primera persona en producir científicamente un híbrido artificial , Dianthus Caryophyllus barbatus , conocido como "Mula de Fairchild", un cruce entre un clavel de poeta y un clavel . [ 2 ] [ 3 ] 

Los experimentos de Gregor Mendel con la hibridación de plantas dieron lugar a sus leyes de la herencia . Este trabajo se hizo muy conocido en el siglo XX y sentó las bases de la nueva ciencia de la genética , que impulsó la investigación de muchos botánicos dedicados a mejorar la producción de cultivos mediante el mejoramiento genético de las plantas.

Sin embargo, las empresas comerciales de mejoramiento genético de plantas exitosas comenzaron a fundarse a finales del siglo XIX. Gartons Agricultural Plant Breeders, en Inglaterra, fue fundada en la década de 1890 por John Garton, quien fue uno de los primeros en realizar polinización cruzada de plantas agrícolas y comercializar las nuevas variedades creadas. Comenzó a experimentar con la polinización cruzada artificial, primero de cereales, luego de especies herbáceas y cultivos de raíces, y desarrolló técnicas de gran alcance en el mejoramiento genético de plantas. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

William Farrer revolucionó el cultivo de trigo en Australia con la liberación generalizada en 1903 de la variedad de trigo "Federation", resistente a los hongos, que se desarrolló como resultado de su trabajo de mejoramiento vegetal durante un período de veinte años utilizando las teorías de Mendel. [ 7 ] [ 8 ]

Desde 1904 hasta la Segunda Guerra Mundial , Nazareno Strampelli creó en Italia varios híbridos de trigo. Su trabajo permitió a Italia aumentar la producción agrícola durante la llamada " Batalla por el Grano " (1925-1940), y algunas variedades se exportaron a países como Argentina, México y China. La labor de Strampelli sentó las bases para Norman Borlaug y la Revolución Verde .

Revolución verde

En 1908, George Harrison Shull describió la heterosis , también conocida como vigor híbrido. La heterosis describe la tendencia de la descendencia de un cruce específico a superar a ambos progenitores. El descubrimiento de la utilidad de la heterosis para el mejoramiento vegetal ha llevado al desarrollo de líneas endogámicas que muestran una ventaja de rendimiento heterótica al cruzarse. El maíz fue la primera especie en la que la heterosis se utilizó ampliamente para producir híbridos.

En la década de 1920, se desarrollaron métodos estadísticos para analizar la acción genética y distinguir la variación hereditaria de la variación causada por el ambiente. En 1933 , Marcus Morton Rhoades describió otra técnica importante de mejoramiento genético: la esterilidad masculina citoplasmática (CMS), desarrollada en el maíz. La CMS es un rasgo de herencia materna que hace que la planta produzca polen estéril . Esto permite la producción de híbridos sin necesidad de realizar una laboriosa desespigmentación .

Estas técnicas de mejoramiento tempranas dieron como resultado un gran aumento de rendimiento en los Estados Unidos a principios del siglo XX. Aumentos de rendimiento similares no se produjeron en otros lugares hasta después de la Segunda Guerra Mundial , la Revolución Verde aumentó la producción de cultivos en el mundo en desarrollo en la década de 1960. Esta notable mejora se basó en tres cultivos esenciales. Primero vino el desarrollo del maíz híbrido, luego el " trigo semienano " de alto rendimiento y con respuesta a insumos (por el cual el mejorador del CIMMYT NE Borlaug recibió el Premio Nobel de la Paz en 1970), y tercero vinieron los cultivares de "arroz de baja estatura" de alto rendimiento. [ 9 ] Mejoras igualmente notables se lograron en otros cultivos como el sorgo y la alfalfa .

Genética molecular y biorrevolución

La intensa investigación en genética molecular ha propiciado el desarrollo de la tecnología del ADN recombinante (conocida popularmente como ingeniería genética ). Los avances en las técnicas biotecnológicas han abierto numerosas posibilidades para el mejoramiento de cultivos. Así, mientras que la genética mendeliana permitió a los fitomejoradores realizar transformaciones genéticas en algunos cultivos, la genética molecular ha proporcionado la clave tanto para la manipulación de la estructura genética interna como para la creación de nuevos cultivares según un plan preestablecido.

Reparación y recombinación del ADN en la mejora de cultivos

La mayoría de los enfoques para el mejoramiento de cultivos, incluyendo el mejoramiento convencional, la modificación del genoma y la edición genética, se basan principalmente en los procesos fundamentales de reparación y recombinación del ADN . [ 10 ] Nuestra comprensión actual de los mecanismos de reparación y recombinación del ADN en plantas se derivó en gran medida de estudios previos en procariotas , levaduras y animales, por lo que nuestro conocimiento actual sigue arraigado en esta historia. [ 10 ] Este enfoque ha generado lagunas en nuestra comprensión de los procesos básicos de reparación y recombinación del ADN en plantas, por lo que un mayor progreso en esta área de investigación vegetal debería contribuir a un mejoramiento significativo de los cultivos.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Wulf, Andrea (2011). «Prólogo: La mula Fairchild» . Los hermanos jardineros: Botánica, imperio y el nacimiento de una obsesión . Random House. pág.  6. ISBN 978-1-4464-3956-2.
  2. ↑ The Gentle Author (2 de julio de 2011). "Thomas Fairchild, jardinero de Hoxton" . Spitalfields Life . Consultado el 16 de noviembre de 2015 .
  3. ↑ Leapman, Michael (2012). «1. Una velada en Crane Court» . El ingenioso señor Fairchild: El padre olvidado del jardín de flores . Faber & Faber. ISBN 978-0-571-29028-4.
  4. ↑ "Mejoramiento vegetal" . Archivado del original el 21/10/2013 . Consultado el 21/10/2013 .
  5. ↑ Obituario, Warrington Examiner, 11 de febrero de 1950
  6. ↑ Gowers, S. (2010). «Swedes and Turnips» . En Bradshaw, J. (ed.). Root and Tuber Crops . Handbook of Plant Breeding. Vol. 7. Springer. pp. 245–289 . doi : 10.1007/978-0-387-92765-7_8 . ISBN   978-0-387-92765-7. págs. 257–7 : programa de mejoramiento de plantas, Gartons Limited lanzó cinco cultivares de colinabo y tres cultivares de nabo hacia 1900. 
  7. ↑ Wrigley, CW (1981). "Farrer, William James (1845–1906)" . Diccionario australiano de biografías . Melbourne University Press . págs. 471–3 . Recuperado el 28 de diciembre de 2014 . 
  8. ↑ Charnley 2011 , 5.1.1 William Farrer y el mejoramiento genético de plantas darwiniano en Australia, págs. 210–8 (220 en PDF)
  9. ↑ Kenji Asano; Masanori Yamasaki; Shohei Takuno; Kotaro Miura; Satoshi Katagiri; Tomoko Ito; Kazuyuki Doi; Jianzhong Wu; Kaworu Ebana; Takashi Matsumoto; Hideki Innan; Hidemi Kitano; Motoyuki Ashikari; Makoto Matsuoka (2011). "Selección artificial de un gen de la revolución verde durante la domesticación del arroz japonica" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 108 (27): 11034– 11039. Bibcode : 2011PNAS..10811034A . doi : 10.1073/pnas.1019490108 . PMC 3131315 . PMID 21646530 .  
  10. 1 2 Verma P, Tandon R, Yadav G, Gaur V (2020). " Aspectos estructurales de la reparación y recombinación del ADN en la mejora de cultivos" . Front Genet . 11 574549. doi : 10.3389/fgene.2020.574549 . PMC 7516265. PMID 33024442 .  

Lecturas adicionales

  • Schlegel, Rolf (2007). Enciclopedia concisa de la mejora de cultivos: instituciones, personas, teorías, métodos e historias . CRC Press. doi : 10.1201/9781482282894 . ISBN 978-1-56022-146-3.
  • Charnley, Berris (2011). Ciencia agrícola, mejoramiento vegetal y el surgimiento de un sistema mendeliano en Gran Bretaña, 1880-1930 (Tesis doctoral). Universidad de Leeds. ISBN 978-0-85731-141-2. uk.bl.ethos.546090.