El Banco de Germoplasma de Maíz del CIAM: semillas de nuestra historia ¿Tesoros?

Los recursos fitogenéticos son considerados como un patrimonio cultural y económico de la humanidad, una herramienta estratégica para mantener estables los agroecosistemas y para hacer sostenible la alimentación de las poblaciones humanas de cualquier región del mundo basada en la utilización de los cultivos agrícolas. Son la base, directa o indirectamente, de la subsistencia de la humanidad y constituyen la base de la evolución de los cultivos, como recursos naturales que han permitido su adaptación a una infinidad de medios y aplicaciones, y les permitirá responder a nuevos factores adversos que surjan.

Hace 13.000 años que la humanidad cultiva la tierra. A nuestros ancestros nadie les explicó lo que era la biodiversidad, y aún así, durante muchas generaciones y de forma progresiva la población fue domesticando las plantas silvestres consideradas comestibles, fijando las características más ventajosas para su mantenimiento, y seleccionando aquellas que tenían capacidad para dar frutos y semillas mejores que las encontradas en las plantas madre de las que procedían; también las que sobrevivían mejor a las heladas, las plagas, las enfermedades o las sequias y las que se conservaban o sabían mejor.

Según la FAO, cada año desaparecen miles de variedades vegetales de interés para el sector agrario. Calcula que el 75% de la diversidad genética agrícola se perdió entre 1900 y 2000.

A largo plazo, la pérdida de estos recursos plantea una grave amenaza para la seguridad alimentaria mundial. Se considera que la pérdida de biodiversidad tendrá un gran impacto en la capacidad de la humanidad para alimentarse en el futuro, los 9.000 millones de personas que seremos en 2050, con los más pobres del mundo entre los más afectados. Las condiciones climáticas cambiantes y la creciente inseguridad alimentaria son grandes desafíos para los sistemas agrícolas del mundo, retos que no pueden afrontarse sin la recolección, preservación y uso sostenible de los recursos fitogenéticos. Por todo esto, cada vez es más importante si cabe, el mantenimiento de los bancos de semillas que protegen estos 'tesoros' que podrían salvarnos un día en caso de catástrofe.

La conservación de los recursos fitogenéticos garantiza su posible utilización como fuente de variación genética potencialmente útil, a la vez que evita la pérdida de diversidad genética en la agricultura, con la consiguiente reducción del material disponible para el uso de las generaciones presentes y futuras.

Sin embargo, dicha diversidad se ve amenazada por la 'erosión genética', término usado para describir la pérdida de genes y de combinaciones de genes, como los presentes en las variedades adaptadas localmente. La causa principal de la erosión genética es la sustitución de las variedades locales por variedades modernas, que en la búsqueda de la rentabilidad condenan a la extinción a miles de cultivos autóctonos. Además, la introducción de variedades comerciales en los sistemas de cultivo tradicionales ocasiona con frecuencia la reducción del número de variedades cultivadas. Otras causas de la erosión genética son la aparición de nuevas plagas, adventicias y enfermedades.

Los bancos de semillas son los lugares de conservación de material biológico por excelencia, cuyo objeto es la conservación de la biodiversidad. La conservación de las semillas se realiza a bajas temperaturas, de modo que se mantenga por muchos años una adecuada viabilidad de las mismas. Las semillas a conservar dentro del banco de germoplasma se cosechan y se secan. Una vez realizado el proceso de desecación, se almacenan en cámaras. Debido a que la semilla pierde su viabilidad con el tiempo, las semillas tienen que ser periódicamente resembradas para poder cosechar semillas 'frescas' las cuales inician otra ronda de almacenamiento a largo plazo.

España, debido a su diversidad geológica y ambiental es, probablemente, el país europeo con mayor riqueza genética, prueba de ello es que hay 37 bancos de semillas, siendo el de referencia el Centro Nacional de Recursos Fitogenéticos (CRF), en Alcalá de Henares (Madrid), que guarda duplicados de las colecciones de las comunidades autónomas, universidades y otros organismos.

El objetivo de este banco es conservar, mantener y caracterizar las entradas de las colecciones almacenadas, para que estén disponibles tanto para la comunidad científica como para el sector en general. Gran parte de los materiales recogidos son la base genética de los programas de mejora que se llevan a cabo en el CIAM.

Variedades locales almacenadas en el banco de germoplasma. En la actualidad se cuenta en el CIAM con una colección de 696 variedades autóctonas da maíz recogidas en la zona húmeda de España (noroeste peninsular), de las que 530 proceden de Galicia, 87 de Asturias, 52 de Euskadi y 24 de Cantabria. También se conservan tres poblaciones foráneas (dos de Perú y una de Portugal). El endospermo de los maíces gallegos desde sus orígenes fue mayoritariamente liso (vítreo) y, por tanto, la mayoría de las entradas en el banco poseen endospermo liso (85,2% del total). Estas variedades fueron objeto de evaluación genética y agronómica y sirvieron de base, en su momento, para la obtención de híbridos comerciales gallegos.

Variabilidad en tipo de endospermo y color de variedades locales y líneas puras de maíz del banco de germoplasma del CIAM.

El banco de germoplasma de maíz fue creado para evitar la desaparición de las variedades locales que los agricultores gallegos sembraran durante más de 350 años al ser sustituidas por híbridos comerciales que hoy abarcan la mayor parte del área de cultivo de maíz en Galicia. La conservación de estas poblaciones es muy importante puesto que, según se demostró en estudios previos, contiene genes adaptados a las condiciones frías y lluviosas durante el periodo vegetativo de crecimiento de maíz en el noroeste de España y también son útiles como fuente potencial de caracteres de indudable valor agronómico, tales como precocidad (Revilla et al., 2006; 2014a), resistencia al frío (Rodríguez et al., 2010; Revilla et al., 2014b), resistencia a Sesamia nonagrioides (Malvar et al., 2004), Sitotraga cerealella (Butrón et al., 2008) y Fusarium graminearum (Moreno-González et al., 2004), valor nutritivo del forraje (Campo y Moreno-González, 2008, 2010; Moreno-González et al., 2000, 2003; Brichette et al., 2001; Campo et al., 2013a), valor nutritivo de la mazorca (Campo et al., 2014) y del grano (Campo y Moreno-González, 2014a), aptitud combinatoria con material dentado americano (Llauradó y Moreno-González, 1993; Revilla et al., 2003; Campo y Moreno-González, 2011b; 2014b) y producción con niveles bajos de fertilización nitrogenada (Alonso et al., 2007). En estudios más recientes se ha demostrado, además, el valor añadido que tienen las variedades locales gallegas en manejo ecológico tanto en forraje (Campo y Moreno-González, 2011a; Campo et al., 2010; Monteagudo et al., 2012) como en la obtención de harina para la elaboración de pan, empanadas u otros dulces (Revilla et al., 2008).

La colección de maíz del CIAM es una colección activa conservada a medio plazo mediante semillas, en cámara controlada bajo condiciones de 8-9% de contenido de agua en el grano, 50 % de humedad relativa del aire y 2-3 °C de temperatura. Está duplicada en su totalidad en el Centro Nacional de Recursos Fitogenéticos (CRF) del INIA en Alcalá de Henares (Madrid), formando parte de la colección base. La colección base de semillas del CRF-INIA mantiene duplicados de las entradas conservadas en la Red Española de Bancos Activos, a la cual pertenece el CIAM-Agacal. Esta colección del CRF se mantiene en condiciones de conservación a largo plazo, a una temperatura de -18 °C y con bajo contenido de agua en las semillas (<7%). Las principales labores del CRF son, en el ámbito nacional, ser el centro de conservación de duplicados de la colección base de la red española y centro de documentación de esta red, siendo responsable del mantenimiento del Inventario Nacional de Recursos Fitogenéticos [http://wwwsp.inia.es/INVESTIGACION/CENTROS/CRF/Paginas/InventNacion.aspx] (De la Rosa, 2010).

Colección nuclear. El banco de germoplasma de maíz del CIAM tiene proyección internacional, ya que ocho de las poblaciones conservadas en el CIAM forman parte de la colección europea European Union Maize Landrace Core Collection (EUMLCC), que representa la diversidad genética del maíz en Europa y que se conserva en Wageningen, en Holanda (http://www1.montpellier.inra.fr/gap/resgen88/results.htm#descriptors). Además, otras 28 variedades locales forman parte de una primera aproximación que se realizó de la Colección Nuclear Española (Tabla 1).

GDUFEM: integral térmica desde la siembra hasta la floración femenina.

Todas ellas están siendo utilizadas actualmente para conseguir híbridos experimentales forrajeros de alto rendimiento, alto valor nutritivo y resistentes al encamado.

Detalle de mazorca de la variedad local 'Teo-Cacheiras' (ESP11981040), perteneciente al banco de germoplasma de ecotipos de maíz autóctonos del CIAM.*CNE: Colección Nuclear Española. *EUMLCC: Colección Nuclear Europea.

Líneas puras. En el banco de germoplasma de maíz también se conservan actualmente 695 líneas puras derivadas de estas poblaciones que pueden ser usadas como genitores de híbridos de maíz grano y forrajero adaptados al norte de España. Cada año se multiplican unas cuarenta de ellas con el fin de regenerarlas y utilizarlas como base de diversos proyectos de investigación y de híbridos experimentales.

Gran parte de las líneas puras conservadas en el banco de germoplasma de maíz del CIAM fueron evaluadas dentro del proyecto europeo titulado 'Integración de mapeo y fenotipado para identificar alelos para construir ideotipos europeos de maíz' (EUI2008-03635). En este proyecto se crearon dos paneles de asociación derivados de germoplasma de maíz europeo, uno que incluía 300 líneas de tipo liso y otro con 300 líneas de tipo dentado, provenientes de diversos países de la Unión Europea (Francia, Alemania, Portugal, Suiza, Polonia, Rumanía y España). Entre los resultados de este proyecto cabe destacar que de las 300 líneas puras lisas evaluadas en cuatro ambientes, las 16 líneas que mejor comportamiento forrajero tuvieron fueron EZ38, EC237, EC50, EC18, EC49A, EZ33, F7048, EC23A, EZ22, EC244, EP47, EP80, F359, EZ32, F03802 y EC356.

Detalle de mazorcas de la línea pura EC 237 y EC 22, respectivamente, pertenecientes al banco de germoplasma de maíz del CIAM.

De las 16 mejores líneas puras lisas para la producción forrajera, 13 eran españolas [7 de ellas fueron desarrolladas en el CIAM (EC237, EC50, EC18, EC49A, EC23A, EC244 y EC356), 4 en la Escuela Experimental Aula DEI (EZ38, EZ33, EZ22 y EZ32), 2 en la Misión Biológica de Galicia (EP47 y EP80)] y las 3 restantes eran francesas. Este hecho es mucho más valioso si consideramos que de las 300 líneas evaluadas solo 68 líneas eran españolas, lo que representaba el 22,6 % del total. En consecuencia, el grupo de líneas españolas se comportó significativamente mejor para la producción de biomasa que el resto de líneas puras foráneas. De entre las 300 líneas puras dentadas evaluadas en la NAM (Nested Association Mapping o poblaciones anidadas para mapeo de asociación), las líneas puras pertenecientes al CIAM más destacadas fueron EC232, EC133A, EC175 y EC326A, junto a otras ocho líneas puras, EP52 (pretendiente a la MBG), F922, F1808, F748, F7001, F838, F618 y B84.

Ambos paneles de asociación también fueron evaluados para estudiar la tolerancia al frío de las líneas puras y estimar sus efectos sobre los caracteres relacionados con la producción de biomasa (Revilla et al., 2014b). Entre las líneas puras lisas evaluadas, las líneas del CIAM más tolerantes al frío fueron EC51, EC237 y EC35G, siendo la línea EC51 la cuarta más resistente de las 300 evaluadas, mientras que los cruces con la línea pura EC35G fueron los que presentaron mayores tolerancias de todos los evaluados. Por último, todas las líneas puras derivadas de la variedad local gallega 'Aranga' fueron las que presentaron mayor variabilidad de todo el panel liso del proyecto (Rincent et al., 2014).

BIBLIOGRAFÍA

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