COLUMNA

Explorando la diversidad genética del maíz

La investigadora del INTA Pergamino, Raquel Defacio, propone en su columna que la conservación de recursos genéticos en maíz resulta primordial para poder utilizar la variabilidad genética de la especie como alternativa a condiciones particulares de producción.

Por Raquel Defacio, Estación Experimental Agropecuaria del INTA Pergamino - Docente de la Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires
Raquel Defacio: Explorando la diversidad genética del maíz

¿Qué son los Recursos Genéticos?

Los Recursos Genéticos son definidos por FAO como todo material vegetal, animal o microbiano que contiene unidades funcionales de la herencia y presentan un uso real o potencial para la alimentación y la agricultura. Estos recursos son parte fundamental de la biodiversidad para hacer frente al cambio climático y contribuir con la seguridad alimentaria de las generaciones presentes y futuras. Los recursos fitogenéticos comprenden la diversidad del material genético (germoplasma) vegetal, contenido en las variedades tradicionales, razas locales, variedades obsoletas y especies silvestres emparentadas con las cultivadas.

En Argentina, el INTA ha sido pionero en el manejo y conservación de los Recursos Genéticos. En la década de 1950 comenzaron las primeras colectas y en el año 1969, en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) de Pergamino, se inauguró el primer banco de germoplasma del país, con el objetivo de conservar semillas de maíz y forrajeras de la Región Pampeana. En el año 1988 se crea la Red de Recursos Genéticos Vegetales de INTA, a partir de las colecciones de trabajo de algunos grupos de mejoramiento, que se ocupó de los Recursos Fitogenéticos; posteriormente se incorporaron los bancos de Recursos Zoogenéticos y Microbianos. Actualmente, la institución cuenta con una Red de Recursos Genéticos constituida por bancos y colecciones de germoplasma vegetal, animal y microbiano, distribuidos en diversas áreas ecológicas de nuestro país, y conserva alrededor del 95 % de los recursos genéticos informados en el ámbito del sector público nacional.

En el caso puntual del maíz, en la década de 1950 comenzó en la zona núcleo de la región pampeana el uso masivo de los híbridos comerciales, los cuales reemplazaron rápidamente a las variedades locales cultivadas hasta el momento. Las poblaciones o variedades locales, que los productores año tras año siembran, cosechan y guardan como semilla para volver a sembrar, son altamente variables, lo que les permite adaptarse al ambiente de cultivo y al uso específico al cual se destinan. Su reemplazo por híbridos comerciales de alto potencial de rendimiento y mayor uniformidad condujo a una evidente y constante pérdida de variabilidad genética. El Grupo de Mejoramiento de Maíz de la EEA Pergamino, observando estos procesos y considerando que el maíz es una especie nativa, altamente diversa en algunos ambientes, advirtió las posibles consecuencias y comenzó la colecta de variedades nativas en la región pampeana, ampliándose luego al resto del país. El germoplasma colectado fue identificado, acondicionado y preparado para su conservación en condiciones apropiadas. Actualmente, el Banco Activo de Germoplasma de la EEA Pergamino (BAP) reúne aproximadamente 2.500 entradas de poblaciones locales nativas de distintas áreas geográficas y ecológicas de Argentina, siendo una de las Colecciones Activas de germoplasma más importantes de nuestro país.

La conservación de los Recursos Genéticos puede hacerse in situ, es decir, en su hábitat natural, o ex situ, fuera del hábitat natural de la especie. En el primer caso las especies cultivadas se conservan en fincas permitiendo una continua evolución en esos ambientes y favoreciendo su uso, la transferencia de conocimientos asociados y el mantenimiento de formas de cultivo tradicionales. La conservación ex situ se realiza en los Bancos de Germoplasma, que son sitios destinados a la conservación de la diversidad genética de uno o varios cultivos, a través de sus semillas o propágulos (tubérculos, raíces, meristemas), en condiciones ambientales que aseguren su viabilidad.

La Colección de Germoplasma de Maíz se conserva en forma de semilla, a bajas temperaturas y bajo contenido de humedad. Para ello, las mismas deben perder humedad a través del secado en cámaras adaptadas para dicho fin. Es un proceso lento que consiste en mantener las semillas a 15-20ºC, con una humedad relativa de 15-20 % por aproximadamente 2 meses. Luego de permanecer ese tiempo en las condiciones mencionadas, la humedad se estabiliza en valores de 5-7 %, y las semillas se envasan en bolsas trilaminadas, las que son herméticamente selladas y conservadas en cámaras de frío a 5-7 ºC.

Las semillas son periódicamente monitoreadas y, cuando su viabilidad disminuye por debajo de 85 % o su cantidad se reduce debido al uso, deben ser regeneradas. Para ello, se siembran a campo y, a través de un proceso de polinización manual controlada, se obtiene una nueva muestra genéticamente similar a la original, con alta viabilidad y elevada cantidad de semillas.

Uno de los objetivos de la conservación de germoplasma es utilizar la variabilidad genética de la especie. Para esto es fundamental caracterizar y evaluar las poblaciones en distintos ambientes, frente a factores bióticos y abióticos adversos, en distintas condiciones de manejo y para diferentes usos finales. Las poblaciones nativas pueden ser utilizadas en forma directa, a solicitud del productor interesado, o, en forma indirecta, por parte de investigadores de diferentes instituciones públicas o privadas. En el primer caso, se trata de una restitución de materiales a lugares donde, con el paso del tiempo, se han perdido por el abandono del cultivo o de las prácticas de manejo tradicionales. Respecto al uso indirecto, las poblaciones pueden ser la base de investigaciones tanto básicas como aplicadas, y ser incluidas en programas de mejoramiento genético como potenciales dadores de genes de interés para caracteres determinados, ampliando la base genética sobre la que se practica luego el proceso de selección. A lo largo de los años, el BAP ha realizado diferentes evaluaciones sistemáticas para descriptores morfológicos, agronómicos, bioquímicos y moleculares.

 

Evaluación de poblaciones locales de maíz en la actualidad

Dado el incremento de la población mundial y la consiguiente demanda de alimentos, la agricultura está ocupando áreas consideradas marginales para la producción del cultivo. Por otro lado, se producen constantes cambios en su manejo; por ejemplo, en la zona núcleo de producción de maíz, las siembras tardías en los últimos años abarcan alrededor del 50 % de la superficie. Contar con germoplasma adaptado para cada uno de estos ambientes es de gran importancia.

El BAP conserva poblaciones locales adaptadas a diferentes condiciones edafo-climáticas y de producción de diversas zonas del país pudiendo aportar genes que confieran una mejor adaptación a variadas alternativas de producción. Por este motivo, durante los últimos años, y en base a los resultados obtenidos de las evaluaciones sistemáticas realizadas con anterioridad, se han llevado a cabo evaluaciones por caracteres específicos. Las mismas se focalizaron en la búsqueda de adaptación a condiciones particulares de producción como, por ejemplo: la obtención de maíces precoces que permitan realizar, en la región pampeana, dos ciclos de cultivo en una misma campaña agrícola. También se están comenzando a evaluar poblaciones en ambientes con deficiencias nutricionales, pensando en la posible asociación de éstas con microorganismos endófitos o su uso en suelos nutricionalmente pobres. Con el objetivo de agregar variabilidad al programa de mejoramiento de maíces especiales de la Experimental de Pergamino, se evaluó e incorporó germoplasma de poblaciones locales de las razas Cristalino Colorado (Flint) tipo plata y pisingallos, y se está comenzando con el estudio de contenido de antocianinas, para el uso en alimentación animal.

Por otro lado, la ampliación del área de producción a zonas marginales requiere de materiales con buen comportamiento a estreses abióticos, especialmente salinidad de los suelos y estrés hídrico. Desde el BAP se están evaluando poblaciones para conocer su comportamiento frente a esos factores en etapas tempranas de desarrollo, con el propósito de detectar aquellas de buen comportamiento e introgresar estas características en material elite del Programa de Mejoramiento de INTA.  

Otro punto importante es el comportamiento frente a los distintos factores de estrés biótico a los que se enfrenta el cultivo, principalmente enfermedades que afectan el rendimiento y la calidad. En la zona núcleo, ante el retraso en la fecha de siembra, se ha observado mayor severidad en enfermedades que hasta hace un tiempo no tenían importancia en la zona. El desarrollo de resistencia genética a través del mejoramiento constituye un medio efectivo, no solo para la prevención y manejo sanitario, sino también como alternativa de manejo sustentable y durable en el control de las enfermedades. Las poblaciones locales que han evolucionado en zonas agro-climáticas donde las diferentes enfermedades están presentes, pueden contar con genes que otorguen nuevas fuentes de resistencia. Para ello se evaluó el comportamiento de las poblaciones locales frente a roya común (Puccinia sorghi), carbón del maíz (Ustilago maydis), tizón foliar (Exherohilum turcicum) y cercosporiosis (Cercospora zeae), detectando algunas poblaciones con distinto grado de resistencia a una o varias enfermedades.

Las actividades de colecta, siembra, cosecha, caracterización y reinserción se realizan de manera conjunta con el Grupo de Mejoramiento de Maíz y el Laboratorio de Semillas de la EEA Pergamino, el Banco de Germoplasma de la EEA Cerrillos (Salta), el Grupo de Mejoramiento de Maíz del IIACS (Santa Rosa de Leales, Tucumán), la Universidad Nacional de Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (UNNOBA) y el Departamento de Estadística de la Universidad Nacional del Comahue. Contar con un equipo interdisciplinario de trabajo permite tener una visión amplia e integral del aporte que las poblaciones locales de maíz conservadas pueden hacer a la sociedad en general y a la investigación en particular, y hace posible evaluar el germoplasma en distintos ambientes.

Desde el BAP consideramos que las poblaciones locales de maíz son una fuente valiosa de variabilidad para los programas de mejoramiento públicos y privados, y pueden contribuir también al desarrollo de una agricultura más sostenible y menos vulnerable al cambio climático global y sus efectos.