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Biotecnología para tener el trigo que México necesita, 2a parte

Roberto J. Peña
Especialista en Calidad de Granos
Consultor Internacional

En la primera parte de este artículo, vimos la importancia del trigo en la nutrición, así como su papel en la alimentación de la población mexicana. Este cereal es una de las principales fuentes de fibra en la dieta, contiene algunos agentes bioactivos (en la cascarilla) y algunos productos de trigo pueden fortificarse con vitaminas y minerales. Todo esto contribuye favorablemente a la salud del consumidor.

En México, casi el 60% del trigo necesario para panificación se importa. Esta cifra es muy alta si se considera que se requieren 4 millones de toneladas de trigo panificable en el país. Con ayuda de la biotecnología, se podrían producir las variedades de trigo en el territorio nacional.

La biotecnología en el mejoramiento genético del trigo

¿Qué es la biotecnología? La biotecnología es una serie de técnicas que utiliza los mecanismos e interacciones biológicas de los seres vivos y sus derivados para la creación de productos y procesos para usos específicos (biocombustibles; fármacos; alimentos; etc.), involucrando varias disciplinas y ciencias tales como la biología, genética, bioquímica, química, entre muchas otras (Larqué-Saavedra, 2016), y se usa ampliamente en medicina, en medio ambiente y en agricultura.

La biotecnología también aplica técnicas in vitro de ácido nucleico (como el ADN) para efectuar transformaciones genéticas. Pero no todas las transformaciones genéticas son iguales. En el caso del mejoramiento genético convencional del trigo no se traspasan la familia taxonómica ni las barreras fisiológicas naturales de la reproducción, por lo tanto no se aplica la biotecnología transgénica; es decir, se trabaja con cruzas de variedades de trigo sin que se utilicen genes de otros organismos. Hasta la fecha no existe en el mundo el uso comercial de trigo transgénico.

La biotecnología que se utiliza en el mejoramiento genético convencional del trigo tiene como fin conocer qué genes y en qué cromosomas se define la variación genética de las características de una variedad de trigo, y su uso consiste en aplicar protocolos biotecnológicos tales como reacciones enzimáticas que generan miles de segmentos de ácido desoxirribonucleico (ADN) y/o ácido ribonucleico (ARN) extraídos del grano o del tejido foliar de la planta de la variedad de trigo analizada.

Al determinar la presencia de algunos de estos segmentos con secuencias conocidas es posible relacionar la composición genética con las características deseables (o indeseables) en el cultivo, incluyendo resistencia a enfermedades, tolerancia a sequía, calor excesivo, lluvias excesivas, heladas, etc., potencial de rendimiento de grano/hectárea, así como las características específicas de calidad de grano para cada clase de trigo.

A los segmentos de material genético identificados se les conoce como marcadores moleculares. Una vez que se han identificado marcadores moleculares de interés, estos son utilizados para determinar la composición genética de una variedad. En el mejoramiento convencional, las variedades que muestren composición genética deseable son cruzadas (uso de un progenitor macho y un progenitor hembra para una fertilización natural dirigida), esperando que entre la progenie resultante se logren identificar y seleccionar nuevos genotipos que recombinen la mayor cantidad de los genes deseables presentes en los dos progenitores utilizados en el cruzamiento. De aquellas nuevas plantas, se identificarán las que se registrarán como nuevas variedades mejoradas.

La biotecnología en el desarrollo de trigos con características diversas de calidad

En la actualidad es posible, a través de cruzamientos entre variedades con características genéticas contrastantes, obtener nuevas líneas recombinantes mejoradas en cuanto a textura de grano, componentes del gluten (gluteninas y gliadinas) y composición del almidón (proporción de amilosa y amilopectina). El uso de marcadores moleculares permite la selección con base en rasgos genéticos muy específicos, que determinan en gran parte caracteres de la planta y del grano que definen el valor comercial de una variedad (Dreisigacker y col., 2014). El Cuadro 1 muestra las características de calidad para las cuales se puede efectuar caracterización genética utilizando marcadores moleculares con técnicas biotecnológicas diversas.

En el caso del trigo, generalmente el rendimiento y la calidad son igualmente importantes, por lo cual, al menos uno de los progenitores debe poseer alto rendimiento y resistencia a las enfermedades más importantes en la zona de producción, y el otro debe poseer calidad deseable.

Cuadro 1. Control genético de componentes de calidad del grano de trigo

Características de Calidad Genes Cromosomas
Dureza de grano (puroindolinas) Pina-D1, Pinb-D1 5DS
Gluteninas Glu-1, Glu-3 1A,1B,1D
Gliadinas Gli-1, Gli-2, Gli-3 Grupos 1 & 6
Contenido de Proteína Gpc-B1 6B
Secalinas (centeno) (1B/1R) Sec-1, Sec-2 1RS, 2RS
Enzimas (grano brotado) Amy-1, Amy-2 Grupos 6 & 7
Tipo de almidón Wx-1 7AS, 4AL, 7DS
Polifenol oxidasa Ppo-A1, Ppo-D1 2A, 2D
Pigmento amarillo Psy-A1, Psy-B1 7AL, 7BL
Lipoxigenasa Lpx-1, Lpx-2 y Lpx-3 4AS y 4BS

 

Una vez efectuado el cruzamiento entre estos progenitores se requiere de un proceso intenso de selección en el laboratorio utilizando herramientas bioquímicas, fisicoquímicas y de procesamiento (Figura 1), que permitan seleccionar aquellos trigos que pertenezcan a las clases de calidad deseables.

Figura 1. Esquema de selección de gluteninas (utilizando métodos moleculares) y evaluación de características de calidad deseables para validar efectos positivos de las variantes genéticas (alelos) seleccionadas.

Peña y col. (2014) presentaron en forma de catálogo las características de calidad de las variedades de trigo harinero que han contribuido de manera significativa en las últimas décadas a la producción de trigo harinero en México, mostrando su potencial uso por la industria.

Al incrementar la producción de trigo en México, considerando las clases de calidad que permitirán que la industria satisfaga las necesidades de consumo nacional, se beneficia al productor al promover producción sustentable del trigo, a la economía nacional ya que se reduce el enorme gasto utilizado para adquirir grandes volúmenes de trigo de importación y a la vez se beneficia al consumidor, ya que al mejorar el abasto nacional se aumenta la posibilidad de mantener bajos los precios de los alimentos que forman parte de la canasta básica.

La biotecnología utilizada para producir una mejor calidad de trigo es una pieza importantísima a nivel económico y de salud alimentaria. Es por ello, que este tipo de tecnologías son fundamentales para el desarrollo de la industria alimentaria y para la mejora de la alimentación del ser humano.

Referencias:

  • Braun H.J., Atlin G., Payne T. 2010. Multilocation testing as a tool to identify plant response to global climate change. In: Reynolds, CRP. (ed.). Climate Change and Crop Production, CABI, London, UK.
  • CANIMOLT. 2016.
  • Charalampopoulos D., Wang R., Paniella S.S., Webb C. 2002. Application of cereals and cereal components in functional foods. A review. Int J Food Mictrobiology 79:131-14.
  • Dreisigacker S, Peña Bautista RJ, Hernández Espinosa N, Guzman C, Villaseñor Mir HE (2014) Uso de marcadores moleculares en el mejoramiento de la calidad de trigo. I. Validación de marcadores moleculares.
  • Flight I and Clifton P. 2006. Cereal Grains and legumes in the prevention of coronary heart disease and stroke: a review of the literature. European Journal of Clinical Nutrition, 60:1145-1159.
  • Peña Bautista RJ, Villaseñor Mir HE, Martínez Cruz E, González Santoyo H, Autrique Ruiz, Guzmán C (2014) Calidad industrial de variedades mexicanas de trigo harinero. México, D.F.: CIMMYT.
  • Larqué-Saavedra A. 2016. Biotecnologia prehispanica en Mesoamerica. Rev. Fitotec. Mex. 39:107-115.
  • Shewry PR 2009. Wheat Review Paper J Experimental Botany. 60: 1537-1553.
  • Artículo 2 de Convenio sobre diversidad biológica. Secretaría del Convenio sobre la Diversidad Biológica. Río de Janeiro, 1992.