ETAPAS DE LA MEJORA GENÉTICA
La mejora genética moderna cuenta con dos etapas:
- La primera es conseguir variabilidad genética mediante diferentes técnicas.
- La segunda consiste en seleccionar los cultivares así obtenidos hasta desarrollar variedades adaptadas a condiciones específicas.
Hasta el siglo XX los avances en mejora genética vegetal fueron prácticamente nulos, puesto que los cruces que se producían no eran intencionados.
EVOLUCIÓN DE LA OBTENCIÓN VEGETAL
El desarrollo de nuevas variedades vegetales a través de la mejora genética es una actividad compleja que requiere una gran inversión económica a largo plazo: la elección de las líneas parentales que puedan transmitir las características buscadas, la realización de cruzamientos, la selección y depuración posterior, etc.
Son actividades que, según las especies, suponen un plazo de tiempo de hasta 10 ó 12 años y costosas inversiones en material y personal técnico. De manera que el coste medio asciende a varios millones de euros hasta poner en el mercado una nueva variedad.
La finalidad de la mejora genética es aumentar el rendimiento, la calidad o reducir los costes productivos.
HERRAMIENTAS DE LA OBTENCIÓN VEGETAL
La finalidad de la mejora genética vegetal es aumentar el rendimiento, la calidad y/o reducir los costes productivos en lo que atañe a los alimentos, plantas ornamentales y otros productos industriales provenientes de las plantas de cultivo.
Teniendo en cuenta, a su vez, la satisfacción de las necesidades de la sociedad, del productor y del propio entorno.
Para seleccionar o mejorar las plantas y los cultivos pueden utilizarse distintos procedimientos. La elección de uno u otro depende de las características de cada especie y de los recursos humanos y económicos disponibles, pero siempre tienen el objetivo común de conseguir un aumento de la producción o la mejora sustancial de las distintas variedades para satisfacer así las necesidades de la sociedad.
Con carácter general y de forma simplificada, las técnicas de mejora genética se pueden agrupar en tres bloques:
La hibridación es la acción de cruzar sexualmente dos individuos de distinta constitución genética, es decir, dos variedades o especies diferentes, para conseguir potenciar en la descendencia caracteres parentales deseados.
De esta combinación se derivan también otros rasgos indeseados, es por ello que tras la hibridación suele ser necesario realizar un proceso de selección durante varias generaciones, eliminando así aquellas plantas que sostengan rasgos desfavorables. Cuando se obtienen híbridos cuyos caracteres deseados ya están suficientemente desarrollados, se suelen reproducir por métodos asexuales (injerto, acodo), de esta forma se consigue sostener los rasgos idénticos entre individuos. Se trata de una tecnología dominante en el momento actual, que hizo su aparición con la llamada revolución verde, a mediados del siglo XX.
En la hibridación de ácidos nucleicos (ADN o ARN) se combinan dos cadenas de ácidos nucleicos con secuencias de bases complementarias en una única molécula de doble cadena, que adquiere la estructura de doble hélice. Dos cadenas complementarias se unen rápidamente porque la velocidad de hibridación es directamente proporcional a la similitud genética entre las dos muestras.
La mejora vegetal aplica los principios de la genética para, cruzando dos variedades o especies diferentes, producir variedades con mayor resistencia a las enfermedades, mejores valores nutricionales o sabores más agradables. Este fenómeno se aprovecha en la producción a gran escala de cultivos hortícolas y maíz.
La mejora vegetal se puede definir como el sistema de cruzamiento y selección genética de plantas para el desarrollo de nuevos cultivos estables de mayor calidad y rendimiento y que respondan a las necesidades de la sociedad y las exigencias del mercado
Los programas de mejora vegetal se pueden llevar a cabo mediante diferentes métodos, que dependerán de las características de las especies a mejorar así como de los recursos humanos y económicos disponibles. Métodos convencionales de cruzamiento e hibridación interespecífica, o técnicas modernas como la ingeniería genética (biotecnología), son algunas de las herramientas que se utilizan de forma habitual en los programas de mejora
Sin la necesidad de un conocimiento previo de la genética de las líneas parentales y en base a caracteres fenotípicos (visuales), las líneas resultantes incorporan los genes (secuencias específicas de ADN) con información para aquellos rasgos más deseados que son seleccionados de forma artificial y conservados en las nuevas variedades.
Línea A Variedad precoz (gen dominante). Fruto asurcado (gen recesivo).
Línea B Variedad tardía (gen recesivo). Fruto redondo (gen dominante).
Híbrido F1 Variedad precoz con fruto redondo.
El híbrido F1 descendiente de 2 líneas puras es perfectamente homogéneo.
La mejora clásica se basa en gran medida en la recombinación homóloga que se da durante la meiosis, un tipo de recombinación genética que permite el entrecruzamiento de cromosomas apareados similares para generar nuevas secuencias de ADN, lo que favorece la diversidad en las líneas resultantes
Algunas de las características que los mejoradores han tratado de incorporar a las plantas cultivadas en los últimos 100 años incluyen:
- Resistencias a virus, hongos, bacterias.
- Incremento de la calidad y cantidad de las cosechas.
- Aumentar la tolerancia a fenómenos ambientales (salinidad, temperaturas extremas, sequía).
- Aumentar la tolerancia a insectos.
- Aumentar la tolerancia a herbicidas.
La mejora clásica se basa en la recombinación homóloga durante la meiosis, que permite el entrecruzamiento de cromosomas para generar nuevas secuencias de ADN.
En vez de cruzar sexualmente dos plantas y que se recombine toda la cadena de ADN, lo que se hace es incorporar solo uno o varios o genes de la misma (cisgénesis) o de otra especie, mediante diferentes técnicas de laboratorio.
De esta manera se consigue modificar la cualidad deseada, sin que afecte al resto de las características de la planta. Tecnología cada vez más implantada en la agricultura mundial, en especial en el continente americano y en el asiático, con fuerte expansión en África y con escaso desarrollo en Europa.
La ingeniería genética es la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro para crear nuevas especies, corregir defectos genéticos o fabricar distintos compuestos.
El ADN es una base fundamental de información que poseen todos los organismos vivos.
En agricultura, gracias a la ingeniería genética se han podido modificar las características de gran cantidad de plantas para hacerlas más útiles hombre.
Los resultados de la ingeniería genética aplicada a la agricultura son la resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades microbianas; el incremento del rendimiento fotosintético; la mejora en la calidad de los productos agrícolas, o incluso la creación de productos de interés comercial.
Los métodos básicos de edición genética desarrollados hasta el momento se basan en la generación de un corte en una o en las dos hebras de la doble hélice del ADN realizado de forma precisa y dirigida en la región a editar. Este corte es luego reparado por la célula que dispone, para esto, de dos mecanismos alternativos
- La vía de reparación preferencial es la recombinación no homóloga o unión de extremos no homólogos.
Este mecanismo consiste en la simple unión de los extremos generados y típicamente introduce mutaciones adicionales al generar inserciones o deleciones en la zona de unión - La vía de reparación por recombinación homóloga que puede utilizar como molde la región correspondiente del cromosoma homólogo o una molécula exógena de ADN con homología de secuencia alrededor de la región del corte y provista para llevar a cabo la correcta unión de los extremos.
El cromosoma así editado, es luego heredado por las células hijas.
En las últimas décadas se han desarrollado distintas metodologías de edición genética entre las que se encuentran las basadas en nucleasas capaces de cortar la doble cadena de DNA de manera específica en un sitio predefinido del genoma gracias a su capacidad de reconocer secuencias específicas, dando lugar a mutagénesis dirigida como sucede en el caso de la técnica conocida como CRISPR
CRISPR es una técnica de edición genética que permite cortar el ADN en un sitio específico para después editarlo. El nombre es un acrónimo de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.
Esta tecnología deriva del sistema inmune natural de los organismos procariotas, en los que actúa como una defensa innata. Y que produce modificaciones dirigidas en el genoma.
Gracias a este sistema se pueden llevar a cabo cambios en el genoma de interés agronómico en las que las técnicas de mejora genética convencionales eras costosas (tanto a nivel económico como por tiempo) o incluso inviables. Estas técnicas no incluyen material genético externo, sino que modifican el material genético propio del organismo.
Una de las mayores ventajas de esta técnica de edición genética es que es rápida y barata, además de precisa.