Cuatro nuevas variedades de maracuyá obtenidas mediante una técnica de manipulación genética inédita en Brasil están siendo cultivadas en el campus de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) de la Universidad de São Paulo (USP), en Piracicaba (interior de São Paulo). Son plantas originarias de un proceso denominado hibridación somática, que permite la fusión de células de especies cultivadas con especies silvestres resistentes a varias enfermedades.
Bien diferentes a los híbridos interespecíficos utilizados en la agricultura, que son obtenidos vía cruzamiento, éstos contienen la suma del número de cromosomas de las especies utilizadas en la fusión celular. La técnica también fue utilizada en la mejora de cítricos y promete buenos resultados en el control de enfermedades que frecuentemente atacan a los frutales brasileños. Las nuevas variedades podrán ser usadas como portainjertos en los cultivos de maracuyá y de cítricos.
Diferentes a los transgénicos, obtenidos mediante la transformación de la célula con la introducción de genes provenientes de otras especies, los híbridos somáticos son producidos por la fusión completa de dos células somáticas aisladas de especies de un mismo género. Pese a que su aplicación es más limitada – la técnica no levanta sospechas con relación a riesgos ambientales o para la salud humana -, la hibridación somática resulta en variedades que conservan todas las características genéticas de las dos plantas que le dieron origen. La técnica surgió en la década del 80 como un recurso para la mejora de plantas. Es empleada con éxito en la citricultura en Estados Unidos, Francia, España e Israel.
En Brasil, los primeros estudios para la mejora del cultivo del maracuyá se iniciaron hace diez años bajo la coordinación de la profesora Maria Lúcia Carneiro Vieira, del Departamento de Genética de la Esalq. Desde entonces, la investigadora se dedica a la obtención de portainjertos más resistentes de maracuyá, para reducir la incidencia de enfermedades provocadas principalmente por hongos. “Si tomamos en consideración las enfermedades provocadas por virus, bacterias y hongos, juntas, todas éstas provocan una pérdida de un 35% en la producción de alrededor de 45 mil hectáreas cultivadas en todo el país”, afirma Maria Lúcia. Los proyectos financiados por la FAPESP ya suman inversiones por 200 mil reales.
Las investigaciones para la mejora de cítricos también avanzan. En los últimos cinco años, el profesor Francisco de Assis Alves Mourão Filho, del Departamento de Producción Vegetal, y la profesora Beatriz Januzzi Mendes, del Laboratorio de Biotecnología Vegetal del Centro de Energía Nuclear en Agricultura (Cena), ya han producido 11 combinaciones de híbridos somáticos con el objetivo de controlar enfermedades en los naranjales. La investigación fue desarrollada en el marco del Programa de Apoyo a Jóvenes Investigadores de la FAPESP, y recibió inversiones por 150 mil reales.
Industria de jugos
El maracuyá es una planta autóctona de América del Sur. De las 600 especies conocidas, cerca de 400 son originarias de distintas regiones de Brasil. Solo cinco son cultivadas, y la variedad Passiflora edulis f. flavicarpa, el maracuyá ácido, es la principal especie utilizada por los agricultores, que la cultivan para la industria de jugos y le otorga al país el título de mayor productor mundial de maracuyá. “El jugo de maracuyá es el segundo jugo en cantidad en exportaciones en Brasil – solamente atrás del jugo naranja -, y el principal mercado comprador es Europa, en donde el maracuyá es muy apreciado por su sabor, considerado exótico”, informa Maria Lúcia.
Pese a ser bastante rentable – cerca de 8 mil reales por hectárea plantada -, el cultivo de maracuyá enfrenta serios problemas, debido a la falta de material genético seleccionado, pues los programas de mejora son todavía incipientes. “Se trata de un cultivo muy reciente”, explica la investigadora. Diferentemente de la uva, por ejemplo, cuyo cultivo es milenario, el maracuyá empezó a ser cultivado después de la colonización, hace menos de 500 años. Con la introducción del monocultivo, la especie se convirtió en víctima de muchas enfermedades que afectan considerablemente su producción.
El ataque de las enfermedades ha provocado en los últimos años una rotación del cultivo, que adquirió un carácter nómade. Esta característica también acarrea otro tipo de perjuicios. El maracuyá es plantado en forma de estacas, de manera tal que la planta crece en la vertical y se esparce hacia los costados, como una parra. Esto implica en un alto costo para la implementación y el manejo del cultivo. “Cuando la enfermedad incide severamente, el agricultor pierde toda la inversión”, recuerda Maria Lúcia. Para evitar la pérdida de las plantas en el período de lluvias, cuando la incidencia de enfermedades aumenta, como consecuencia de la humedad y la temperatura elevadas, los agricultores sustituyen a todas las plantas tras la primera cosecha, plantando todo de nuevo para la cosecha siguiente, lo que hace que el cultivo se vuelva anual.
“Aunque no resuelva el problema, esto es menos oneroso que el carácter migratorio.” La esperanza de la investigadora para lograr una solución eficiente reside en el germoplasma silvestre. Existen varias colecciones de passifloras en Brasil. Por ejemplo, en Embrapa Mandioca y Fruticultura, en Cruz das Almas, Bahía, y en la unidad de Jaboticabal de la Universidad Estadual Paulista (Unesp), instituciones con las cuales Maria Lúcia mantiene lazos de colaboración.
“En estas especies ya han sido identificados genes de resistencia con un buen potencial para mejorar el desempeño de la especie comercial”, afirma. La introducción de esos genes puede hacerse de varias maneras. Una de ellas es el cruzamiento de especies silvestres como la cultivada para obtener un híbrido sexual. “Esto ya se ha hecho hace algunos años, pero la mayoría de estos híbridos no se presta como donador de polen. Para recuperar la productividad de la especie cultivada, serían necesarios varios retrocruzamientos con la especie comercial, cosa que es inviable, porque los híbridos sexuales son estériles”, explica Maria Lúcia.
Los caminos de la fusión
La salida para la obtención de plantas más resistentes llegó con la biotecnología en el sistema de hibridación. En el caso del maracuyá, las células son extraídas de las hojas, tanto de la especie cultivada como de la silvestre. El éxito de la técnica depende de mecanismos eficientes que promuevan la fusión celular, lo que pode hacerse mediante un agente químico o choques de corriente eléctrica. En ambos casos, el objetivo es provocar la destrucción de las paredes celulares, que funcionan como barreras impidiendo la fusión. Las células sin pared, llamadas protoplastos, son mantenidas bajo presión osmótica controlada, para evitar el rompimiento de la membrana plasmática, lo que provocaría la destrucción de la célula.
Tras varios procesos de lavado y centrifugado, los protoplastos son mantenidos en un medio de cultivo, en donde la pared celular es regenerada y las células híbridas se empiezan a multiplicar. Surgen pequeñas colonias originadas a partir de una célula, que pueden ser observadas en el microscopio óptico. Generalmente, después de 28 días, las colonias pueden ser vistas a simple vista y son trasladadas a un medio sólido. Se forma una masa indiferenciada de células, llamada callo, que dará origen a muchos brotes.
Cada uno de éstos se desarrollará como una nueva planta, que aún debe pasar por varios análisis hasta reunir garantías de que se trata de un híbrido somático verdadero. Después de seleccionados, los híbridos somáticos son cultivados hasta llegar a su fase adulta, cuando florecen y dan frutos. La nueva planta mantiene todas las características genéticas de las dos plantas originales (la comercial y la silvestre). “Esto sucede porque la fusión crea un genoma tetraploide, es decir, que tiene el doble del número de cromosomas que la especie natural”, explica Maria Lúcia.
Resistencia a las enfermedades
Los primeros híbridos somáticos fueron obtenidos en 1995, con la fusión de células de maracuyá acido (Passiflora edulis f. flavicarpa), que es la variedad más cultivada, con células de las especies silvestres P. cincinnata (que es resistente a la bacteriosis causada por Xanthomonas sp. pv. passiflorae), P. giberti y P. alata (resistentes a la muerte prematura, de etiología aún desconocida, que causa el debilitamiento de las plantas). La especie P. alata (o maracuyá dulce) también es resistente a la marchitez, una enfermedad del suelo provocada por el hongo Fusarium oxysporum.
“Esos híbridos tienden a ser más vigorosos, con hojas y tallos más espesos, porque sus células son mayores”, explica la investigadora. “No obstante, ellos no son productivos y su aplicación más importante es en calidad portainjertos para la variedad comercial”. Además de ser más vigoroso, se espera que el híbrido somático tenga una mayor resistencia a las enfermedades del suelo y que presente alguna atenuación de los síntomas provocados por la bacteria Xanthomonas, sirviéndole de protección a la copa utilizada en el injerto. Los plantines de maracuyá comercial injertadas en los híbridos mostraron un buen desarrollo tanto en lo que se refiere la copa como al portainjerto. El próximo paso consiste en evaluar su desempeño con relación a la productividad y resistencia a las enfermedades.
Mejora en la citricultura
Los investigadores esperan que la hibridación somática promueva un salto positivo también en la mejora de los cítricos. Según Mourão Filho, los programas de mejora convencional existen desde hace más de cien años, pero los resultados no son buenos, porque las plantas cítricas tienen algunas características que dificultan la mejora. Uno de los problemas es la alta variabilidad de resultado de los cruzamientos. “Cuando se efectúa la polinización de una planta con una variedad de otra especie, la progenie varía mucho en sus características”, dice. “Se puede incluso tener una planta con tolerancia a la sequía o a ciertas enfermedades, pero ésta ha perdido las características deseables de la planta original”.
Otro problema: debido a una característica de las semillas de cítricos, la germinación da origen no solamente a un embrión zigótico, que es resultante de la unión del grano de polen con el óvulo, sino también a varios otros que son idénticos a la planta madre. “Es como volver a foja cero en mejora, porque a la hora de sembrar, se recuperam plantas idénticas a la planta madre”, afirma.La estrategia adoptada por los investigadores consistió en obtener variedades más resistentes para su uso como portainjertos. En el campo, la variedad más utilizada actualmente es el limón clavo.
Pese a ser muy tolerante a las sequías y muy vigoroso, es muy sensible a la declinación, una enfermedad de causa desconocida que ocasiona la muerte de la planta, y a la gomosis, una enfermedad provocada por hongos. “Pero existen otros portainjertos, como la naranja dulce o naranja de campo, que son más tolerantes a la declinación, pese a ser sensibles a la sequía. De esta manera, nuestro objetivo consistió en sumar variaciones genéticas con características complementarias para mejorar el desempeño de los portainjertos”, explica Mourão Filho.
Actualmente, los 11 híbridos de cítricos obtenidos en el proyecto se encuentran en fase de crecimiento. La próxima etapa, que está siendo financiada por el Fondo Paulista de Defensa de la Citricultura (Fundecitrus), consiste en realizar los injertos y llevar a las plantas al campo para su evaluación respecto a la resistencia a enfermedades, y para la obtención de un índice de productividad. Los investigadores son optimistas. “Con seguridad vamos a obtener buenos resultados para el agricultor”, afirma Mourão Filho. Pero el resultado más importante ya ha sido obtenido: el dominio de una técnica que promete dar muchos frutos en los próximos años.
El camino transgénico
Más allá de los híbridos somáticos, Maria Lúcia busca alternativas para la mejora del maracuyá. Una de éstas consiste en la producción de variedades transgénicas, tolerantes a la bacteriosis provocada por la Xanthomonas. El gen bactericida atacina A fue extraído de la Trichoplusia ni, una mariposa que frecuentemente ataca a las plantaciones de repollo, coliflor y soja. La transformación de los tejidos de la planta fue obtenida mediante el bombardeo de partículas de tungsteno. Decenas de brotes transgénicos se encuentran en fase de crecimiento en medio de cultivo.
Según Maria Lúcia, la investigación demandará cinco años para aportar resultados conclusivos, considerando todos los procedimientos de bioseguridad implicados en el proceso. Otro frente de batalla contra la Xanthomonas es la búsqueda de genes resistentes en las poblaciones exóticas (de fuera de América del Sur) de maracuyá. “Realizamos un cruzamiento promisorio entre una variedad rústica, oriunda de Marruecos, África, y resistente a la Xanthomonas, con una variedad comercial (Maguary), susceptible a la bacteria”, cuenta la investigadora.
Las 90 plantas obtenidas de este cruzamiento fueron analizadas con relación a su perfil de ADN y fue construido un mapa de conexión que contiene los marcadores existentes en el ADN. Este mapa molecular es el primero en el mundo, considerando que se trata de una especie de fruta tropical. También para cada individuo fueron analizados los niveles de resistencia a la Xanthomonas.”Observamos que existen individuos de la población filial que se muestran más resistentes que el genitor marroquí.
Esto indica que existen posibilidad de resistencia a la bacteriosis”, afirma. Ahora, los 90 plantines están siendo trasladados al campo, en donde se evaluarán los niveles de productividad. Éstas formarán parte de una población de plantas de maracuyá que darán nuevo impulso al cultivo de esta fruta en Brasil.
EL PROYECTO
Hibridación somática en maracuyás: estudios básicos y aplicaciones en mejora genética
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a la Investigación
Coordinadora
Maria Lúcia Carneiro Vieira – Esalq/ USP
Inversión
R$ 87.227,0
Producción de Híbridos Somáticos de Cítricos a través de la Fusión de Protoplastos
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a la Investigación
Coordinadora
Francisco de Assis Alves Mourão Filho – Esalq/USP
Inversión
R$ 497.090,58
