Fuente: Alpha Galileo
29/07/2011
– El arroz, cereal más consumido del mundo, alimenta la mitad de la humanidad. Pero para responder a las necesidades de una población creciente, la producción arrocera debe duplicarse de aquí a 20 años. Entre las dos especies cultivadas, una asiática y otra africana, la primera ofrece ventajas agronómicas considerablemente superiores. Pero la segunda, más rústica resiste muy bien a los agentes patógenos, a la sequía y a la salinidad de los suelos. Para transferir estas cualidades al arroz asiático, investigadores del IRD y sus contrapartes¹ intentan descartar la esterilidad entre las dos especies.

Apoyándose en la secuenciación del genoma, compararon la estructura de una porción de cromosoma, definida como la clave de esta infertilidad. Estos trabajos, cuyos últimos resultados acaban de publicarse en la revista PLoS One, en particular, permitieron definir marcadores genéticos que permitían desarrollar más rápidamente razas fértiles de arroz asiático mejorado.  

Tercer cereal mundial en términos de producción después del trigo y el maíz, el arroz es la primera en términos de alimentación humana: constituye la base de la alimentación de la mitad de la humanidad. Los 155 millones de hectáreas de arrozales cultivados en el mundo, esencialmente en zona intertropical, producen alrededor de 660 millones de toneladas de arroz al año. Pero para permanecer siendo la clave de la seguridad alimentaria, la producción deberá duplicarse para al advenimiento del 2030.

África y Asia consideradas las cunas  

El arroz que se cultiva pertenece a dos especies distintas: una originaria de Asia, cultivada desde hace 7.000 años y hoy producida en todo el mundo, y otro confinada en el África Occidental, donde fue domesticado su antepasado salvaje. Si el arroz asiático, cuyo nombre científico es Oryza sativa, brinda resultados agronómicos de lejos superiores – a los cuales debe la totalidad de la producción mundial comercializada -, el tipo africano, llamado Oryza glaberrima, oculta un potencial genético apenas conocido y poco explotado para el mejoramiento de las variedades cultivadas. Esta especie rústica posee en efecto, distintas cualidades, y no las menos interesantes, que están ausentes generalmente en el O. sativa: resiste bastante bien al virus de la mancha amarilla del arroz que causa pérdidas considerables en las cosechas en África, a los ataques de varias especies de nematodos, pequeños gusanos parásitos que viven en el suelo, así como a algunos riesgos como la tensión hídrica o la salinidad de los suelos.  

Cruces estériles  

Con el fin de transferir estas virtudes al arroz asiático y mejorar aún más sus rendimientos agrícolas, los investigadores del IRD y sus contrapartes¹ quieren crear tipos de “puentes” inter-específicos. De hecho, las dos especies llamadas inter-estériles²: son el resultado de una misma familia salvaje asiática, una parte de esta población habría sido aislada en África hace alrededor de un millón de años, a raíz de la aridificación del África subsahariana. De ahí la aparición de una “barrera reproductiva”, que es uno de los mecanismos centrales de la evolución: define la aparición de nuevas especies. Por lo tanto, cruzar O. sativa y O. glaberrima puede dar nacimiento a una nueva planta, pero ésta es estéril: sus células sexuales machos (los granos de polen) no son viables. En cambio, las células hembras contenidas en la flor pueden resultar fértiles en pocos individuos. Estos últimos por ejemplo originaron en los años 2000, variedades como el arroz NERICA³, pagando caro tributo con esfuerzos de selección y cruces sucesivos.  

El gene de la esterilidad identificado  

¿Por qué algunas células hembras de los híbridos son fértiles y dan una descendencia fértil mientras que otros no? En un anterior estudio, los científicos definieron la porción de cromosoma responsable de esta esterilidad, llamada S1, gracias a una cartografía muy precisa del genoma, realizado en asociación con el centro internacional de agricultura tropical (CIAT) situado en Cali en Colombia. Por otra parte, este mismo gene se producía a la vez sobre la esterilidad macho y hembra. Los nuevos trabajos, publicados en el estudio PLoS One, comparan en las dos especies la estructura del fragmento S1. Los genetistas constataron, en particular, que los pocos cambios genéticos se produjeron durante la historia evolutivadel O. sativa y O. glaberrima. De hecho, si ambos poseen características morfo-fisiológicas  muy distintas a raíz de su domesticación, sus primos salvajes sólo se diferenciaron recientemente a escala de la evolución: su especiación se remontaría a lo sumo a 600.000 ó 700.000 años. El equipo de investigación pudo identificar a los marcadores genéticos que van a permitir esquivar la barrera reproductiva.   Estos trabajos permiten liberarse de un aburrido trabajo de selección y acelerar así el desarrollo de razas fértiles de arroz asiático mejorado. A largo plazo, podrán cultivarse las variedades mejor adaptadas al contexto africano, donde la especie asiática representa más de un 90% de las superficies arroceras.

 1. Estos trabajos se realizaron en asociación con el CIAT (centro internacional de agricultura tropical) en Cali, Colombia.   2. Una especie es un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre ellos y  engendrar una descendencia fértil. Dos especies diferentes son no inter-fecundas.   3. Distribuida por el Centro del arroz para el África (AfricaRice) en Cotonú, Benín.

GUYOT ROMAIN, GARAVITO ANDREA, GAVORY F., SAMAIN S., TOHME J., GHESQUIÈRE ALAIN, LORIEUX MATHIAS. Patterns of sequence divergence and evolution of the S-1 orthologous regions between Asian and African cultivated rice species. Plos One, 2011, 6 (3), p. e17726. doi:10.1371/journal.pone.0017726(lien web: http://www.documentation.ird.fr/hor/fdi:010053390)