Desde arroz hasta frijoles y verduras, los alimentos disponibles en las tiendas de comestibles podrían cambiar drásticamente en los próximos años.
Publicado el 18 de abril de 2022
En 1999, cuando Estados Unidos atravesaba el tercer año más largo registrado, un fitomejorador tropezó con zanahorias blancas en estado silvestre. El Dr. Philip Simon, profesor de horticultura en la Universidad de Wisconsin-Madison, acababa de llegar a la ciudad costera del Egeo de Izmir. Vinieron en busca de una variedad de zanahorias, incluidas las zanahorias moradas que prefieren los agricultores turcos. Pero primero tuvo que «conducir un largo camino hacia el este desde Esmirna y regresar» a la granja donde se cultivaba la verdura morada.
Mientras Simon y otro científico de plantas viajaban en un jeep, notó que crecían zanahorias silvestres al costado de la carretera. Esta zanahoria era blanca y tenía espinas. Las raíces tenían forma de horquilla, una característica indeseable. Pero sin la intervención de los agricultores, sobrevivieron temperaturas cercanas a los tres dígitos y condiciones que causarían estragos en las crujientes zanahorias anaranjadas cultivadas en casa. Simon se detenía cada 30 millas para cosechar zanahorias.
Hoy en día, las semillas de zanahorias y otros cultivos silvestres están ayudando a los jardineros a responder una pregunta urgente: ¿Cómo podemos cultivar frutas y verduras que puedan adaptarse al clima mundial que cambia rápidamente? En el condado de Kern, en el Valle Central de California, donde se cultiva más del 80% de las zanahorias estadounidenses, históricamente las temperaturas rara vez han superado los 100 grados. En 2017, las temperaturas superaron los 100 grados en 57 días. Los agricultores se quejaron con Simón de que los cultivos tenían mal sabor, estaban retorcidos y tenían bajos rendimientos.
Las granjas de todo Estados Unidos están teniendo el mismo problema. En Dakota del Sur, se produjeron inundaciones a lo largo de 2019, lo que hizo que el 40% de las tierras agrícolas no fueran aptas para plantar. Los cambios en las precipitaciones y los patrones climáticos han devastado los cultivos en Wisconsin, donde el aumento de la humedad afectó al brócoli del año pasado en Plowshare & Prairie Farm, una granja orgánica en Argyle.»Gran parte estaba cubierta de moho negro», dice Chelsea Chandler, que dirige la granja con su marido, Scott. Es probable que el futuro empeore. Para 2050, hasta el 66% de los campos de tomates de California podrían volverse inadecuados para el cultivo de tomates debido al calor extremo. En todo Estados Unidos, los rendimientos del maíz, el trigo y la soja (gran parte de los cuales alimentan al ganado y a las aves de corral en Estados Unidos) disminuyen en un promedio de 10%, 6% y 7%, respectivamente, por cada aumento adicional de 1°C en el promedio. temperatura Se espera que esto suceda. A nivel mundial, el cambio climático podría reducir el rendimiento de los cultivos hasta en un 12% durante los próximos 30 años.
Al cruzar esta resistente zanahoria con zanahorias modernas de las tiendas de comestibles, Simon podría crear un nuevo tipo de zanahoria que sea anaranjada, dulce y resistente a las altas temperaturas. Otros científicos de todo el mundo están trabajando para desarrollar cultivos similares adaptados al clima, incluidos frijoles tolerantes a la sequía, arroz tolerante a la sal y parientes del tomate que pueden crecer en suelos pantanosos. Sin embargo, también es cierto que existen muchos problemas desde el nivel micro hasta el macro. La selección de productos en la tienda depende de la calidad de los cultivos. Más específicamente, tiene implicaciones para la seguridad alimentaria en todo el mundo. De las decenas de miles de plantas comestibles de la Tierra, dependemos de menos de 20 para alimentar al mundo, incluidos el maíz, el trigo, los frijoles y el arroz, muchos de los cuales están en riesgo de extinción.
- Mejorar cultivos que cambian el clima
- Solución de alta tecnología
- Los genes se expresan como códigos formados por haces de As, T, C y G (sustancias químicas que representan adenina, timina, citosina y guanina) y determinan, por ejemplo, el tamaño de una planta y el color del fruto que produce. Le dirá qué hacer. Una forma de utilizar CRISPR es secuenciar genes de rasgos beneficiosos de parientes silvestres de un cultivo y editar el código genético de cultivos domesticados para que tengan los mismos rasgos. Esta es una versión más precisa de lo que las abejas de Simón le están haciendo a las zanahorias, pero no es un simple copiar y pegar. Rasgos como la tolerancia al calor y la tolerancia a la sequía suelen ser poligénicos. Esto significa que miles de genes pueden estar trabajando juntos de maneras complejas para explicar por qué las plantas pueden sobrevivir en climas severos.
- «En mayor o menor grado, cada paradigma se basa en un nocaut», afirma. Por ejemplo, la eliminación de un gen del arroz conocido como OSRR22 permitió que las plantas asociadas con la sensibilidad a la salinidad crecieran en condiciones ricas en sodio.
- Redescubierto de cultivos perdidos
Mejorar cultivos que cambian el clima
Para comprender los cultivos adaptados al clima, es útil comprender los orígenes de los cultivos que comemos hoy. No todas las hermosas y regordetas verduras y frutas del mercado nacieron así. Hace miles de años, los agricultores domesticaron plantas silvestres, seleccionando las más grandes, las de más rápido crecimiento y las más sabrosas, y las cruzaron para obtener nuevas generaciones que combinaran esos rasgos deseables. Por ejemplo, una mazorca de maíz pasó gradualmente de ser un simple tallo con dos hileras de bayas a un tallo pesado con 20 bayas.
Pero cada vez que se seleccionaron cultivos silvestres por sus características deseables de ser comestibles y fáciles de cultivar, se ignoraron muchos otros cultivos. Aunque las plantas silvestres son resistentes, tienen desventajas como crecimiento lento, fácil daño y mal sabor. Mientras tanto, las plantas que se dejan en la naturaleza se están volviendo más resistentes con el tiempo.»Se han adaptado para prosperar en ambientes inusuales», dice Green.
De las decenas de miles de especies de plantas comestibles que existen en la Tierra, menos de 20 son cultivos de los que dependemos para alimentar al mundo, y muchas están en riesgo de extinción.
En un campo a unas 12 millas al oeste de su laboratorio de Madison, Simon cultiva miles de zanahorias (turcas y de muchas variedades) en recintos de aproximadamente 6 pies de alto y 3 pies de ancho. Las moscas y las abejas vuelan transportando polen entre diferentes variedades de plantas. El cruce es una técnica de reproducción clásica.»Básicamente, lo que estamos haciendo es mezclar genes de zanahorias silvestres con genes de zanahorias cultivadas y esperar obtener la mejor combinación de esos genes», explicó Simon. Las zanahorias del primer cruce eran pálidas y delgadas.¿Qué pasó? Eso no es una zanahoria”, dice Simon. Simon selecciona las mejores, las cruza con otras zanahorias cultivadas y repite el proceso cada vez que produce semillas. Si miras en qué están trabajando ahora, no sabrás que es diferente de lo que encontrarías en el supermercado.
Los criadores llaman a esta interferencia. En otras palabras, las características de lo interesante de la élite de ese sistema son la reproducción. Hace diez años, cuando la enfermedad de hongos catastróficos (finales de los tomates) amenazó a los tomates, el criador descubrió que los familiares de los tomates salvajes en Perú no se enfermaron e introdujeron esta resistencia a los tomates.。Durante muchos años, muchos cultivos han tomado prestados genes de antepasados salvajes y han luchado con una enfermedad. El cambio climático como los cambios de temperatura, la lluvia y la sequía ha atraído recientemente la atención. En 2006, la Dra. Pamela Ronald, patóloga de plantas de la Universidad de California, Davis, y sus colegas, que fueron el arroz antiguo durante 14 días, condujo al desarrollo de arroz resistente a las inundaciones.
Las variedades resistentes a compartir son más difíciles que la reproducción, como el color, el sabor, el tamaño y el rendimiento. Simon puede identificar si la zanahoria cruzada es naranja o dulce. Sin embargo, no es posible saber si los descendientes de las zanahorias han heredado la capacidad de soportar altas temperaturas. Actualmente, tiene 3. 000 campos de zanahoria en el desierto de California a unas ocho millas de la frontera con México. Simon tardará de 10 a 15 años en transferir genes de zanahorias salvajes «, dice Simon.
Solución de alta tecnología
Nicholas Calaborius, candidato en la escuela de la Universidad de California Berkeley, dijo: «Es necesario volver un paso adelante. < Span> Los criadores llaman a esta interferencia. Las características de la naturaleza que están interesadas en la élite del linaje se crían . Hace 10 años, cuando un trastorno catastrófico (tardío de tomates) amenaza los tomates, el Nurtide es un Peroo para la naturaleza en Perú. Descubrió que sus parientes de tomates no se enfermaron e introdujeron esta resistencia a los tomates. Muchos años, muchos cultivos han tomado prestados genes de antepasados salvajes y han luchado con una enfermedad. Cambios de temperatura, lluvia, sequía, etc. El cambio climático ha atraído recientemente la atención. En 2006, la Dra. Pamera Ronald y sus colegas, un patólogo botánico y una persona genética. en la Universidad de California, y sus colegas, aislados del antiguo arroz y aislaron un gen que sobrevive en el agua durante 14 días. Condujo a un fuerte desarrollo de arroz.
Las variedades resistentes a compartir son más difíciles que la reproducción, como el color, el sabor, el tamaño y el rendimiento. Simon puede identificar si la zanahoria cruzada es naranja o dulce. Sin embargo, no es posible saber si los descendientes de las zanahorias han heredado la capacidad de soportar altas temperaturas. Actualmente, tiene 3. 000 campos de zanahoria en el desierto de California a unas ocho millas de la frontera con México. Simon tardará de 10 a 15 años en transferir genes de zanahorias salvajes «, dice Simon.
Solución de alta tecnología
Nicholas Calaborius, candidato para la Escuela de Berkeley de la Universidad de California, dijo: «Para avanzar, es necesario retirarse. Los criadores llaman a esta interferencia. En otras palabras, el interés. Las características de un cierto salvaje se reproducen en la élite del sistema. Hace 10 años, cuando una enfermedad de hongos catastróficos (tomates tardíos) amenazó con los tomates, el transportista es un familiar en los tomates silvestres en Perú. Descubrí que no me enfermé, e introduje esta resistencia a Tomates. Durante muchos años, muchos cultivos han tomado prestados genes de antepasados salvajes y han luchado con la enfermedad. En 2006, en 2006, la Dra. Pamela Ronald, patóloga de plantas y genético de la Escuela de Davis de la Universidad de la Universidad de California, aisló los genes que sobreviven en el agua durante 14 días desde el antiguo arroz, y es resistente a las inundaciones. Condujo al desarrollo de.
Las variedades resistentes a compartir son más difíciles que la reproducción, como el color, el sabor, el tamaño y el rendimiento. Simon puede identificar si la zanahoria cruzada es naranja o dulce. Sin embargo, no es posible saber si los descendientes de las zanahorias han heredado la capacidad de soportar altas temperaturas. Actualmente, tiene 3. 000 campos de zanahoria en el desierto de California a unas ocho millas de la frontera con México. Simon tardará de 10 a 15 años en transferir genes de zanahorias salvajes «, dice Simon.
Solución de alta tecnología
Nicholas Calaborius, candidato para la escuela de la Universidad de California Berkeley, dijo: «Para dar un paso adelante, debe volver.
Como estudiante universitario, Calaborias trabajó en proyectos de mejoramiento tradicionales, pero en Berkeley se centró en una tecnología de edición de genes llamada CRISPR-Cas9 que podría proporcionar una ruta más rápida hacia cultivos adaptados al clima, que fue noticia el año pasado por restaurar la vista de los pacientes. con una rara enfermedad ocular genética).(Utilizando esta herramienta molecular, también conocida como tijeras genéticas, los médicos administraron enzimas en el tejido nervioso del ojo para «cortar» y reparar genes mutados). La Dra. Jennifer Doudna, quien ganó el premio, está entusiasmada de que esta herramienta pueda fabricarse a partir de plantas. .
Los genes se expresan como códigos formados por haces de As, T, C y G (sustancias químicas que representan adenina, timina, citosina y guanina) y determinan, por ejemplo, el tamaño de una planta y el color del fruto que produce. Le dirá qué hacer. Una forma de utilizar CRISPR es secuenciar genes de rasgos beneficiosos de parientes silvestres de un cultivo y editar el código genético de cultivos domesticados para que tengan los mismos rasgos. Esta es una versión más precisa de lo que las abejas de Simón le están haciendo a las zanahorias, pero no es un simple copiar y pegar. Rasgos como la tolerancia al calor y la tolerancia a la sequía suelen ser poligénicos. Esto significa que miles de genes pueden estar trabajando juntos de maneras complejas para explicar por qué las plantas pueden sobrevivir en climas severos.
Calaborias está centrada en la posibilidad de utilizar CRISPR para realizar nocauts. De manera similar a lo que los médicos han hecho con pacientes con problemas de visión, esto implica identificar genes que, si se eliminan, podrían mejorar la tolerancia climática de una planta y utilizar herramientas Cas9 para alterar esos genes. Esto es menos difícil que introducir un código genético y no está sujeto a regulación en algunos países.
En los Estados Unidos, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos no considera que los cultivos procesados sean cultivos genéticamente modificados. Esto se debe a que los cultivos genéticamente modificados contienen ADN de diferentes especies. Por ejemplo, insertar genes de manzana en un kiwi, o insertar bacterias extrañas como recipiente para el ADN de un kiwi a otro, son métodos antiguos que utilizan la tecnología CRISPR. La forma en que los criadores utilizan CRISPR hoy en día es insertar ADN de la misma especie (manzana en manzana, kiwi en kiwi) para producir frutas y verduras que la naturaleza podría haber producido, sin destruir bacterias o genes extraños. El Departamento de Agricultura de Estados Unidos no regula la biotecnología si se pueden lograr los mismos cambios mediante el mejoramiento convencional.»Este es posiblemente el nuevo marco regulatorio más importante para el fitomejoramiento desde 1987, y quizás el más oportuno», escribió el genetista Dr. Rodolphe Barangou en un editorial de la revista CRISPR.
«En mayor o menor grado, cada paradigma se basa en un nocaut», afirma. Por ejemplo, la eliminación de un gen del arroz conocido como OSRR22 permitió que las plantas asociadas con la sensibilidad a la salinidad crecieran en condiciones ricas en sodio.
Caravoglia ha estado preocupado por el cambio climático desde 2005, cuando estaba en tercer grado, cuando su maestra advirtió a su clase de Long Island sobre el calentamiento global. A medida que crecía, empezó a pensar en cómo podría ser parte de la solución. También fue personal. Sus padres, ambos inmigrantes de Chipre, tenían antecedentes familiares.»Vi cómo mi tío, que cultiva aceitunas y cítricos en Chipre, podría beneficiarse de la tecnología, las variedades y los avances que estaban ocurriendo.
Caravoloras recientemente envió su último proyecto, una variedad de arroz resistente a la sequía a las pruebas de campo. Tomó tres años en llegar aquí. No hay garantía, pero espera que esta semilla se distribuya en otro año. Tiene el potencial de ayudar a los agricultores de arroz en todo el mundo, desde Colombia hasta Arkansas.
Genetista de plantas Zachary Lipman Dr.
«¿Puedes guardar todo el clan huérfano? Creo que esta es una edición del genoma realmente emocionante».
-Dr. Dr. Zachary Lipman, un genetista vegetal.
Redescubierto de cultivos perdidos
La fisióloga de las plantas, Stephanie Green, puede comparar especies salvajes con lobos y cultivos de élite con canices. En el medio de este espectro, hay un tesoro de diversidad genética. Los cultivos involucrables son cultivos ganaderos hasta cierto punto, pero no han sido una cría intensiva, y son un pequeño agricultor que ha sido cultivado durante generaciones (muchas casas en esta categoría). Entre). Las variedades nativas pueden no ser tan altas como las variedades de élite, pero son duraderas porque han sobrevivido sin muchas tácticas. A continuación, hay huérfanos, que se cultivan de manera similar a pequeña escala, a menudo se adaptan a condiciones extremas y no han atraído mucha atención de los investigadores. Estos cultivos, como frijoles resistentes a la sequía y el amor del amor, que se cultivan en África, brindan oportunidades interesantes para los transportistas.¿Pueden algunas de las deficiencias poder arreglar cultivos de élite, en lugar de mejorar el clima anormal, pero ya son cultivos resilientes, es decir, cultivos que pueden crecer a gran escala?¿Es posible levantar todo el clan huérfano? El Dr. Zakary Lipman, investigador del Howard Hughes Medical Research Institute y profesor del Cold Spring Harbor Research Institute, un centro de investigación líder en Nueva York, dijo el Dr. Zakarian Lipman.
El laboratorio de Lipman se ocupa de cultivos raros como las africanas, un pariente lejano de los tomates. Es una variedad comestible y atractiva cultivada en África al sur de Sahara, pequeña y roja, con forma de tomate y mini calabaza. También hay variedades blancas y naranjas. Algunos crecen en humedales, suelos que no llegan a las personas, o incluso al calor de 110 grados o más. Lipman está tratando de eliminar las picaduras, acortar el tallo y aumentar el rendimiento. Él dice que África crecerá en un suelo más difícil «, dice.
En 2018, Lipman logró una transformación similar con los huérfanos de bayas dulces de América del Sur, una cereza terrestre. Lipman ha atraído mucha atención en este logro, pero señala que los esfuerzos para los huérfanos no son fáciles. Pero: «Si giras la moneda del otro lado, funcionará».
Después de todo, ha encontrado una posibilidad en una combinación de edición genética y mejora convencional de la raza. Si usa CRISPR, por ejemplo, sabe sobre el ADN de tomate para dirigir los genes que aumentan el rendimiento de los africanas, un pariente de huérfanos y acelerar el crecimiento. Puede despertarse. A partir de ahí, la reproducción convencional puede tratar de ver qué gen debe ser dirigido y producir una indicación que requiere que varias generaciones sean de la selección.
Lipman agregó: «TEF es un gran ejemplo». Este grano es nutritivo y resistente a la sequía. Por otro lado, puede morir fácilmente cuando llueve. Las pequeñas semillas de esta planta (la más pequeña de los granos del mundo) a menudo se omiten en el viento.
