DESCUBREN LOS GENES QUE CONTROLAN LA IDENTIDAD DE PÉTALOS Y ESTAMBRES EN LAS LEGUMINOSAS

Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha estudiado el proceso evolutivo de los genes responsables de controlar la identidad de los pétalos y los estambres (órganos sexuales masculinos) en las leguminosas. La investigación ha sido publicada en la revista The Plant Journal.

La comprensión de los mecanismos moleculares que controlan la regulación génica del desarrollo de las flores se debe, en gran medida, a los análisis genéticos realizados en plantas modelo como Arabidopsis thaliana y Antirrhinum majus. Estos estudios dieron lugar al modelo ABC, que explica desde la genética molecular el desarrollo biológico de los órganos de las flores en cuatro verticilos: sépalos, pétalos, estambres y carpelos.

Sin embargo, estudios recientes están aportando nueva información sobre los genes que controlan la identidad de los órganos florales en las plantas angiospermas, incluyendo a las leguminosas.

José Pío Beltrán, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia), explica: “Una flor como la de Arabidopsis thaliana posee sépalos, pétalos, estambres y carpelos, cuya identidad depende de una serie de genes reguladores. La expresión de genes del tipo A exclusivamente produce sépalos en el primer verticilo, una coexpresión de los genes A y B produce los pétalos en el segundo, una actuación conjunta de genes de función B y C establece la identidad de los estambres en el tercero, y para formar los carpelos únicamente se requiere de la actividad de genes de función C en el cuarto verticilo. Además, los genes de tipo A y C son antagonistas, donde se expresan los de tipo A no se pueden expresar los de tipo C y viceversa”.

El investigador del CSIC Luis Cañas, que también ha participado en el trabajo, aclara que “la evolución de los genes de clase B que pertenecen a la familia MADS‐box se había estudiado con anterioridad en varias especies de plantas, pero no en leguminosas. Análisis filogenéticos llevados a cabo en varias especies de angiospermas mostraban una alta frecuencia de duplicaciones en genes del tipo B (APETALA3 y PISTILLATA)”.

Cañas continúa: “Los genes duplicados generalmente adoptan una de tres posibilidades evolutivas distintas: no funcionalización, en la que una de las copias es silenciada; neofuncionalización, en la que una copia adquiere una función totalmente nueva mientras que el original mantiene su función; y subfuncionalización, en la que la copia adquiere parte de la función del original. Así que nos propusimos averiguar qué función tenían estos genes duplicados en las leguminosas”.

Para ello, otro de los miembros del equipo y también investigadora del CSIC, Edelín Roque, cuenta: “Lo que hicimos fue aislar y caracterizar genes del tipo AP3 en la leguminosa modelo Medicago truncatula, lo que nos permitió observar un patrón de expresión complementario de estos genes en pétalos y estambres. Posteriormente, análisis llevados a cabo mediante técnicas de genética reversa, nos llevaron a la conclusión de que estos genes han sido sometidos a un proceso de especialización funcional en el que la función del gen original descansa en ambos genes duplicados con reparto de las funciones de tal manera que uno interviene en mayor medida en la identidad de los estambres y el otro en la de los pétalos”.

Posibles aplicaciones agronómicas

Este trabajo liderado por el CSIC, en el que también ha participado la Fundación Samuel Roberts Noble de Ardmore, Oklahoma (EEUU), podría tener importantes aplicaciones en el sector agronómico ya que proporciona un mejor conocimiento del mecanismo de desarrollo floral en las leguminosas. Las leguminosas, junto con los cereales y con algunas frutas y raíces tropicales, han sido la base principal de la alimentación humana durante milenios.

En la alimentación humana y animal se utilizan hasta 150 especies de leguminosas, de las que las más relevantes para el consumo humano son judías, lentejas, guisantes, garbanzos y habas. En su composición interesa destacar los contenidos de proteínas, de hidratos de carbono de asimilación lenta, de minerales como el calcio, el hierro y el cinc, fibra soluble y algunos componentes bioactivos minoritarios.

Edelín Roque, Joanna Serwatowska, M. Cruz Rochina, Jiangqi Wen, Kirankumar S. Mysore, Lynne Yenush, José Pío Beltrán y Luis A. Cañas. Functional specialization of duplicated AP3‐like genes in Medicago truncatula. The Plant Journal. DOI: 10.1111/tpj.12068

INVESTIGADORES IDENTIFICAN COMPUESTOS BENEFICIOSOS EN LAS VARIEDADES DE ARROZ DE GRANO ENTERO

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y sus colaboradores han provisto conocimientos sobre la composición química y la biodisponibilidad potencial de compuestos beneficiosos en un grupo representativo de cinco variedades vistosas de arroz. Estos hallazgos podrían ayudar a los criadores de nuevas variedades de arroz a seleccionar estos rasgos de las 18.000 muestras de arroz, llamadas accesiones, en la Colección Nacional de Granos Pequeños mantenida por el ARS en Aberdeen, Idaho.

Aunque los consumidores a menudo piensen en arroz como de color blanco o color marrón, en realidad se clasifica el arroz en siete clases de color, basado en el color del salvado, y se cree que las variedades de arroz de color más oscuro tienen niveles más altos de algunos compuestos fitoquímicos, comparados con las variedades de color más claro.

Los estudios fueron dirigidos por química Ming-Hsuan Chen con el Centro Nacional Dale Bumpers de Investigación de Arroz mantenido por el ARS en Stuttgart, Arkansas. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria internacional.

El salvado, el cual es una capa externa del arroz de grano entero, es una rica fuente del fitoquímico llamado gamma-orizanol, y de dos formas de vitamina E–los tocoferoles y los tocotrienoles. Estos dos compuestos han sido asociados con la prevención de daños oxidativos en alimentos, y con una gama amplia de actividades biológicas que podrían ser beneficiosas a la salud humana.

El grupo usó algunos métodos analíticos para determinar los perfiles de los tocoferoles, los tocotrienoles y el gamma-orizanol en el salvado de color blanco, de color marrón claro, de color marrón, de color rojo, y de color púrpura. Los investigadores descubrieron mucha variación en las concentraciones de las dos formas de vitamina E y del gamma-orizanol.

El grupo también analizó otros fitoquímicos—específicamente los fenolicos y los flavonoides—en las mismas cinco clases del salvado. El estudio reveló que el salvado de color púrpura o de color rojo tuvo concentraciones más altas de los fenolicos y los flavonoides comparado con los salvados de color más claro. Los investigadores también identificaron una variedad de salvado de color púrpura que tuvo niveles altos de los compuestos fenolicos además de la vitamina E y los orizanoles.

Los hallazgos de estos estudios fueron publicados en 'Journal of Food Science' (Revista de Ciencia Alimentaria) y 'Food Chemistry' (Química Alimentaria).

Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de abril del 2013.

EL MAPA MUNDIAL DE PRODUCCIÓN DE VINO CAMBIARÁ POR EL CALENTAMIENTO GLOBAL

Un estudio del Laboratorio Internacional en Cambio Global (LINCGlobal), fundado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas español (CSIC) y la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), sugiere que el cambio climático podría afectar de forma dramática a una gran variedad de los productores de vino más importantes del mundo, con consecuencias de largo alcance para la conservación de la naturaleza.

El trabajo refleja la posible apertura de nuevas áreas productivas de vino en lugares inusuales hasta el momento. El aumento de las temperaturas y la disminución de las precipitaciones están afectando el delicado equilibrio entre temperatura y humedad, elementos principales para el cultivo de uvas de vino de alta calidad. Como consecuencia, se prevé una contracción del área apta para la producción de vino en algunas zonas y su ampliación en otras.

El cambio climático podría afectar de forma dramática a una gran variedad de los productores de vino más importantes del mundo.

Este estudio, en colaboración con Conservation International (CI) y científicos de China y Chile, ha sido publicado hoy en la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. Es el primer análisis global de los impactos del cambio climático en la producción y conservación del vino.

Según el estudio, el impacto del cambio climático será dramático en algunas zonas y puede generar conflictos importantes entre esta actividad industrial,  la conservación de la biodiversidad y la provisión de agua dulce. Esto último es particularmente importante en el caso de Chile, donde ya existe un alto grado de estrés hídrico.

 

Presión sobre la fauna silvestre

Lee Hannah, autor principal del artículo y especialista mundial en cambio global de Conservation International, argumenta que "el cambio climático va a mover las regiones con potencial para producir vinos a distintos lugares. Estos cambios globales presionarán sobre la fauna silvestre en algunos lugares sorprendentes”.

En 2050 la zona apta para la viticultura habrá disminuido entre el 25% y el ​​73% en las regiones de clima mediterráneo

Según Hannah “la sensibilización de los consumidores, la industria viticultora y las acciones de conservación son necesarias para ayudar a mantener el vino de alta calidad y reducir las influencias externas negativas sobre los ecosistemas y los servicios que estos proveen para la humanidad”. El investigador señala que “esto es solo la punta del iceberg y el mismo consejo se debería tener en cuenta para muchos otros cultivos globales".

Para el año 2050 la zona apta para la viticultura disminuirá entre el 25% y el ​​73% en las regiones productoras de vino más importantes, que son las de clima mediterráneo. Al mismo tiempo, nuevas áreas donde tradicionalmente no existía aptitud para la viticultura por estar a altas latitudes, como es el caso de algunas zonas del oeste de Norteamérica y norte de Europa, serán cada vez más adecuadas y buscadas por los productores de vino.

El establecimiento de viñedos en las elevaciones más altas puede conducir a la eliminación y la degradación de la vegetación natural, que tienen efectos a largo plazo sobre la calidad del hábitat para las especies nativas. El oeste de Norteamérica, sobre todo en las Montañas Rocosas, cerca de la frontera entre Canadá y Estados Unidos y hogar de los osos pardos, el lobo gris y el antílope, fue identificado en el estudio como una de las áreas donde la aptitud vitivinícola podría aumentar y donde el impacto sobre la vida silvestre sería severo.

Referencia bibliográfica:

Lee Hannah, Patrick R. Roehrdanz, Makihiko Ikegami, Anderson V. Shepard, M. Rebecca Shaw, Gary Tabor, Lu Zhi, Pablo A. Marquet, and Robert J. Hijmans. Climate change, wine and conservation. PNAS. doi: 10.1073/pnas.1210127110

Fuente: LINCGlobal - Laboratorio Internacional en Cambio Global (CSIC-PUC)

UN AVIÓN NO TRIPULADO MEJORARÁ PRODUCCIÓN AGRÍCOLA EN EL CAMPO

El maíz es el cereal más consumido en el África subsahariana y en América Latina y se cultiva en condiciones de temperatura, regímenes de precipitación y tipo de suelo muy variados. En la actualidad, cerca del 77 % de la producción de maíz en países en vías de desarrollo se destina al consumo humano.

La sequía y la baja fertilidad del suelo son los factores principales que limitan el rendimiento de los sistemas de producción de este cereal, y su efecto todavía se podría agravar más en el futuro debido al cambio climático. En este escenario, el diseño de nuevas herramientas tecnológicas de bajo coste que faciliten el proceso de fenotipaje en el campo -es decir, en condiciones reales de cultivo- es un paso crítico para fortalecer el sector de la agricultura y la economía en países en vías de desarrollo. 

El primer prototipo de plataforma fue entregado en febrero en Zimbabue

Hoy en día, este proceso de selección de los genotipos con mejor rendimiento es un cuello de botella que limita el adelanto de la mejora genética de los cultivos en un momento en que el cambio climático y las transformaciones sociales piden cultivos muy productivos y resistentes a condiciones ambientales adversas.

 

Mejorar el rendimiento de los cultivos de maíz  

Skywalker es una sofisticada plataforma de fenotipaje aéreo constituida por un avión teledirigido dotado de un avanzado sistema de vuelo que no requiere conocimientos previos en aeromodelismo. Bajo las alas, se ha instalado una cámara multiespectral (operativa en el espectro visible y el infrarrojo cercano) para evaluar el crecimiento de las plantas, y una cámara térmica (infrarrojo lejano) para evaluar la temperatura y el estado hídrico del cultivo.

Este ingenio aeronáutico permitirá valorar un gran número de características de las variedades de maíz cultivado en las parcelas analizadas y seleccionar las mejor adaptadas a las condiciones ambientales. El avión, que tiene una autonomía de 30 a 45 minutos, puede volar hasta centenares de metros a una velocidad de 45 kilómetros por hora. Las operaciones de despegue y aterrizaje, así como el plan de vuelo (las pasadas por un lugar, el trayecto, la altura, etc.) se pueden programar previamente de manera totalmente automática.

 

Skywalker: primer vuelo del prototipo en Zimbabue 

En el proyecto, financiado por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), también participan la empresa Airelectronics -que ha diseñado el sistema de control de vuelo y ha instalado los sensores en el avión- y el Grupo de Teledetección del Instituto de Agricultura Sostenible del CSIC, en Córdoba, responsable de la selección de los sensores de la plataforma y del software para transferir y procesar los datos de la información generada. 

El primer prototipo de plataforma fue entregado en febrero a los responsables de la Oficina Regional de África del Sur del CIMMYT, en Harare (Zimbabue). Los técnicos locales recibieron formación teórica para garantizar el máximo rendimiento del nuevo dispositivo. En el mes de junio está previsto entregar una segunda plataforma al Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) de Perú.

FUENTE: Universitat de Barcelona

INIAP DESARROLLA INVESTIGACIÓN EN MARACUYÁ DULCE EN LA AMAZONÍA

El Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), en su Granja Experimental Palora, ubicada en el cantón Palora de la provincia de Morona Santiago, evalúa una Passifloraceae, conocida como maracuyá dulce, que se consume como granadilla, de gran tamaño, con resistencia a las principales enfermedades que atacan a estos cultivos y con alto contenido de azúcares.

“Este cultivo es de origen amazónico introducido desde el Brasil, señala Paúl Gómez, Administrador de la Granja, y ha sido seleccionado por sus excelentes características agronómicas, calidad de fruta y resistencias parciales a Fusarium oxysporum (marchitez vascular), Meloidogyne incognita (nudo de la raíz) y Collectotrichum gloeosporioides (antracnosis del fruto), que son los principales problemas fitosanitarios que afectan gravemente a la familia de las pasifloraceas”.

El manejo es muy similar a las variedades comerciales de maracuyá, sembradas en nuestro país. Registra una productividad entre los 8 a 15 kilos por planta.

Gómez indica que se estudia la fenología de esta especie, su fertilización, manejo de podas, tutoreo y sistemas agroforestales sostenibles, que se adapten a este cultivo.

Tiene una excelente aceptación como fruta fresca, dulce y jugosa por parte de los consumidores y productores, quienes han solicitado la disposición de este material para su siembra.

El técnico de la Granja Palora, informa que hay experiencias que a más del consumo del jugo, los desechos de la fruta, como la cáscara, puede ser utilizada como alimento para el ganado por su gran contenido proteínico.

Fuente: INIAP/DICYT

COMBATIENDO EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL CON LOS MÉTODOS DE CALIDAD PROBADA

Científicos del ARS y sus colaboradores están proveyendo nueva información a los agricultores en Montana, Dakota del Sur y Dakota del Norte sobre el valor de prácticas agrícolas de calidad probada para reducir su "huella de cambio climático".

Upendra Sainju y sus colegas con el ARS en Sidney, Montana, han estudiado cómo los sistemas de la labranza cero, la rotación de cultivos y otros enfoques pueden reducir las emisiones de los gases del efecto invernadero, mantener los rendimientos de cultivos, y reducir el uso del fertilizante de nitrógeno. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de responder al cambio climático.

La agricultura contribuye aproximadamente el 25 por ciento del dióxido de carbono producido por los seres humanos y el 70 por ciento del óxido nitroso soltado a la atmósfera. La labranza, la secuencia de cultivos, las prácticas de manejo de cultivos y de los campos en barbecho, y el uso de fertilizantes de nitrógeno pueden tener papeles significativas en esas emisiones.

Los investigadores evaluaron los efectos del riego, la labranza, los sistemas de cultivación, y el uso de fertilizantes de nitrógeno en las emisiones de los gases del efecto invernadero en cinco sistemas de cultivación en el suelo arenoso limoso en la parte occidental de Dakota del Norte, donde los agricultores pueden regar sus campos.

Los científicos también estudiaron tres sistemas de cultivación en el suelo limoso en la parte oriental de Montana donde la irrigación típicamente no es una opción. Ellos cultivaron la cebada con la labranza convencional y sin o con el fertilizante de nitrógeno; la cebada con la labranza cero y sin o con el fertilizante; y una rotación de la cebada y los guisantes con la labranza cero y sin y con el fertilizante. Algunos sistemas recibieron el riego y otros no, y los investigadores anotaron la temperatura y la humedad del suelo, midieron la masa de las plantas, y usaron cámaras estacionarias con aberturas para medir las emisiones de los gases del efecto invernadero.

 

Sus resultados, los cuales fueron publicados en 'Journal of Environmental Quality' (Revista de Calidad Ambiental) y 'Soil Science Society of America Journal' (Revista de la Sociedad Americana de la Ciencia del Suelo) demostraron que, sin tener en cuenta el uso del riego, la rotación de la cebada y los guisantes en combinación con la labranza cero y una tasa reducida del uso del fertilizante de nitrógeno fue el sistema más eficaz para reducir las emisiones de los gases del efecto invernadero y mantener los rendimientos. También descubrieron que la rotación de la cebada y los guisantes permitió una reducción en el uso de los fertilizantes sin afectar negativamente los rendimientos.

Este estudio es parte de un esfuerzo extenso de examinar los efectos del riego y diferentes estrategias de manejo en la emisión de los gases del efecto de invernadero en la región de las Grandes Llanuras. Los agricultores han sabido por muchas décadas que la labranza cero mejora la calidad del suelo, y que la rotación de los cultivos reduce las malas hierbas, las enfermedades de plantas, y los insectos plagas. Pero este estudio y otros similares están animando a los agricultores a utilizar la labranza cero, la rotación de cultivos, y menos fertilizantes de nitrógeno.

Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de marzo del 2013.

INVESTIGAN CÓMO AFECTARÁ EL CAMBIO CLIMÁTICO A LOS ÁRBOLES TROPICALES

Investigadores en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) en Panamá pueden predecir la ubicación de árboles tropicales en función de su capacidad de resistir a la sequía y su necesidad de fósforo, un paso esencial en la predicción de los efectos del cambio global en los ecosistemas terrestres más biodiversos del planeta. Debido a que los bosques tropicales contienen un gran número de especies de árboles, muchas de ellas poco comunes, es muy difícil predecir los resultados de los cambios ambientales. Pero Richard Condit del Smithsonian y sus colegas tomaron ventaja de la geografía particular de Panamá para construir sus modelos predictivos.

“La marcada variación en la precipitación y las propiedades de los suelos a través del Istmo de Panamá nos permite aislar los efectos de la sequía y los nutrientes individuales del suelo en las distribuciones regionales de más de 500 especies de árboles, algo nunca antes hecho a esa escala” comenta Ben Turner, científico permanente del Smithsonian en Panamá. “Sabíamos que la sequía determina por qué muchas especies surgen donde están. Más sorprendente aún fue que el fósforo en los suelos influyó fuertemente la distribución de más de la mitad de las especies en el estudio.”

El fósforo, un recurso no renovable extraído predominantemente en pocos lugares, es un componente en los fertilizantes de bajo costo que dieron origen a la revolución verde. Sin embargo, las predicciones recientes sugieren que el fósforo puede empezar a escasear en las próximas décadas. “Si las predicciones actuales son ciertas, el agotamiento del fósforo supone un riesgo más importante para la sociedad que el cambio climático, a medida que nos impactará más pronto y afectará a todos a través de los crecientes precios de los alimentos,” comenta Turner.

Los árboles tropicales que prosperan en suelos con bajo contenido de fósforo pueden ser parte de la solución. “Los ecologistas tienden a pensar en el fósforo como algo que limita la productividad de los bosques,” comenta Turner, “Pero el fuerte vínculo existente entre la disponibilidad del fósforo y la distribución de las especies abre la posibilidad de identificar la base genética para la tolerancia de los bajos niveles de fósforo, el primer paso en la cría de plantas que no sean muy dependientes de fertilizantes que contengan fósforo.”

FUENTE: STRI/DICYT