Los cereales han sido fundamentales para el desarrollo de la humanidad desde el inicio de la agricultura y, en la actualidad, juegan un papel esencial en la alimentación global, la economía mundial y la sostenibilidad del planeta.
Cereales como el trigo, el arroz, la cebada, el maíz y la avena, entre otros, siguen siendo fundamentales para garantizar la seguridad alimentaria.
Sin embargo, la necesidad de alimentar a una población mundial creciente y de producir alimentos mejorados a nivel nutricional en un contexto de cambio climático constituye un desafío sin precedentes que los científicos del Instituto de Agricultura Sostenible del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAS-CSIC) abordan desde distintos enfoques.
En el Departamento de Mejora Genética del IAS-CSIC de Córdoba se desarrollan investigaciones de vanguardia para contribuir al desarrollo de nuevas variedades de cereales con mejores características nutricionales; mejor adaptación a la sequía, a las altas temperaturas o la incidencia de enfermedades; o que permitan un mejor aprovechamiento de la diversidad existente en el cultivo.
Técnicas de edición genética
La aplicación de técnicas de edición genética como CRISPR/Cas9 supone una revolución en la precisión de la mejora genética. “En el IAS se están utilizando estas técnicas para desarrollar cereales aptos para las personas afectadas por la enfermedad celíaca y de otras intolerancias al trigo como la alergia y la sensibilidad no celiaca. Estudios recientes en arroz también demuestran el potencial de estas técnicas para reconfigurar el perfil proteico en arroz para incrementar su valor nutricional”, explica el responsable del citado Departamento, Sergio Atienza.
“Otras investigaciones relacionadas con la calidad se enfocan en la mejora de las propiedades nutritivas del trigo. En concreto, se está trabajando en el incremento del contenido en carotenoides en grano de trigo. Estos pigmentos son los responsables del color amarillo de la pasta y del característico color dorado del tritórdeo, cereal español desarrollado en Córdoba”, apunta el investigador quien resalta que “los carotenoides son también muy importantes para la salud y tienen propiedades específicas.
Por ejemplo, el consumo de luteína, principal carotenoide del trigo duro, está relacionado con una disminución del riesgo de padecer la degradación macular asociada a la edad, que causa la pérdida progresiva de la visión en personas mayores. De ahí que también se esté trabajando en la modificación del perfil de carotenoides de trigo y en estudiar cómo afecta el cambio climático a la calidad del trigo”.
Manipulación cromosómica
Investigadoras del IAS también trabajan en el incremento de la eficiencia de la mejora mediante la manipulación cromosómica. Estas investigaciones incluyen esfuerzos para el desarrollo de trigo híbrido aprovechando sistemas de androesterilidad, bien citoplásmica, o bien termo-sensible.
Otros estudios se enfocan en el estudio de la meiosis para incrementar la eficiencia de la mejora de trigo. Por ejemplo, los estudios con el gen meiótico ZIP4 han supuesto un gran avance para la incorporación de genes provenientes de especies silvestres a trigo.
Del mismo modo, estudios recientes de caracterización de las regiones teloméricas y subteloméricas del trigo, llevados a cabo en el IAS han encontrado una variación estructural en los telómeros mayor de lo que se pensaba.
Por otro lado, los subtelómeros se caracterizan por ser regiones ricas en genes y elementos móviles, convirtiéndose en objetivos estratégicos para los programas de mejora. Estos resultados abren la puerta a nuevas estrategias de mejora genética más precisas y eficientes.
El grupo de Resistencia a Estreses Bióticos y Abióticos trabaja para impulsar la mejora de cereales, principalmente de la avena, un cultivo clave para los sistemas agrícolas mediterráneos y para la alimentación humana y animal.
Oídio y roya
“Nuestro equipo investiga cómo este cereal responde a enfermedades como el oídio y la roya, así como a estreses abióticos característicos del clima mediterráneo, entre ellos la sequía, factores que condicionan su productividad y estabilidad. Además, analizamos la calidad funcional de la avena, estudiando compuestos bioactivos de interés nutricional y su variabilidad entre variedades y ‘landraces’. Para abordar estos retos, integramos tecnologías y aproximaciones que abarcan niveles moleculares, celulares, fisiológicos y agronómicos, combinando experimentación en laboratorio, invernadero y ensayos de campo para avanzar hacia variedades más resilientes, productivas y saludables”, señala Atienza.
La importancia de los cereales hace que desde el IAS se lideren iniciativas como la Conexión Trigo (WheatNet) del CSIC, que trata de aunar esfuerzos de la comunidad científica para promover la investigación en un cultivo estratégico como el trigo, garantizando la producción de alimentos y la seguridad alimentaria.
Los investigadores del IAS también participan en redes y consorcios nacionales e internacionales específicos de cereales, como la red CeReS (Cereales Resilientes y de Calidad para la Seguridad Alimentaria), el estudio del pangenoma de la avena a través del Consorcio Internacional PanOat o la participación en los grupos de expertos internacionales en calidad (Quality EWG) y trigo duro (Durum EWG) de la Wheat Innitiative.
