Gracias a la polinización se obtiene una amplia variedad de alimentos, principalmente cultivos hortícolas. De hecho, polinizadores como las abejas, los escarabajos, las aves y los murciélagos intervienen en un 35% de la producción agrícola mundial, incrementando la producción de 87 de los principales cultivos alimentarios del planeta, así como de muchos medicamentos derivados de las plantas.
La actividad humana ha puesto gran presión sobre los polinizadores, incrementando su demanda, pero destruyendo al mismo tiempo sus hábitats. Las poblaciones de polinizadores están disminuyendo, en algunos casos de forma drástica, lo que deja en el aire el futuro no solo de muchas especies vegetales, sino también el de la seguridad alimentaria mundial.
La caída de polinizadores deja en el aire el futuro no solo de muchas especies vegetales, sino también el de la seguridad alimentaria mundial
Un estudio científico internacional, publicado en la revista ‘Nature’, ha revelado que los girasoles pueden producir semillas viables sin necesidad de polinización, a través de un proceso llamado ‘partenogénesis’. Es un hito en el campo de la biotecnología vegetal.
Este hallazgo podría revolucionar el mejoramiento genético de cultivos al reducir de seis años a solo diez meses el tiempo requerido para obtener líneas puras de plantas, esenciales para desarrollar variedades más resistentes y productivas.
Campo de girasoles. / Efeagro / Mónica Faro
La investigación, realizada en condiciones controladas de invernadero, cámaras de crecimiento y campo, buscaba inicialmente generar embriones haploides (con la mitad de cromosomas) en girasoles mediante la inhibición química de una enzima en el polen.
Sin embargo, los investigadores notaron algo inesperado: incluso al eliminar completamente el polen, las plantas seguían produciendo semillas pequeñas y arrugadas. “En un principio, atribuimos estas semillas a los efectos del inhibidor químico, pero ensayos posteriores demostraron que se formaban sin ningún aporte paterno”, explican los autores del estudio.
Variedades adaptadas al cambio climático
El análisis genético confirmó que estas semillas eran haploides y de origen exclusivamente materno, es decir, se desarrollaron sin fertilización. Este fenómeno, conocido como ‘partenogénesis espontánea’, se observó en múltiples variedades de girasol, con algunas produciendo más de 100 semillas por capítulo floral.
La luz de alta intensidad aumentó significativamente la producción, mientras que variar otros factores ambientales, como la temperatura, no mostró efectos relevantes.
Para convertir estas simientes haploides en plantas fértiles, el equipo aplicó técnicas de cultivo de tejidos y duplicación cromosómica. Aunque muchos embriones presentaban formas irregulares o múltiples ejes de crecimiento, el 40% logró germinar. Tras duplicar sus cromosomas, las plantas resultantes no solo fueron fértiles, sino que algunas produjeron hasta 188 semillas, demostrando su viabilidad agronómica.
Esos murciélagos son destacados polinizadores. / EFE
Un hallazgo particularmente sorprendente fue que los embriones de girasol prescindieron del endospermo, tejido nutritivo que suele ser esencial para la germinación. “Esta omisión es muy inusual en las plantas con flores”, destacan los investigadores. En su lugar, los embriones utilizaron las reservas de los cotiledones, estructuras embrionarias que almacenan nutrientes.
Tradicionalmente, obtener estas líneas puras requiere hasta seis años de autopolinizaciones sucesivas. Con este método, el proceso podría reducirse a menos de un año, acelerando el desarrollo de variedades adaptadas a desafíos como el cambio climático o plagas emergentes.
“Los resultados proporcionan una base para un sistema de doble haploide comercialmente viable”, señala el equipo. El cultivo del girasol, cuarto en importancia a nivel global por su aceite, tiene un genoma complejo que dificulta su mejora. La nueva técnica simplificaría la identificación de rasgos deseables, como resistencia a sequías o enfermedades.
Dependencia de luz intensiva
El estudio del girasol no es un caso aislado. Investigaciones recientes en sandía, publicadas en la ‘Revista de Biotecnología Vegetal y Horticulture Research’, también han logrado avances en inducción de haploides. En marzo de 2023, un equipo de la Academia de Ciencias Agrícolas y Forestales de Pekín, informo sobre la primera producción exitosa en sandía usando un sistema basado en semillas. Un mes después la Universidad Northwest A&F, presentó un método alternativo mediante la mutación de un gen.
Ambos enfoques –la modificación genética en sandía y la partenogénesis espontánea en girasol– ahorran tiempo y recursos y comparten un objetivo común: superar los cuellos de botella en el mejoramiento tradicional. Como explican los autores del estudio sobre la sandía, la creación de esta línea inductora de haploides tiene “un gran potencial para impulsar significativamente el mejoramiento de la especie en el futuro”.
Sandías en un puesto de liquidación de fruta del {mercado} central de Valencia. / Kai Försterling
Aunque prometedores, los dos sistemas se enfrentan a desafíos. En el caso del girasol, la eficiencia de la partenogénesis varía según la línea genética, y hace falta optimizar protocolos para distintas variedades. Además, la dependencia de luz intensiva podría limitar su aplicación en zonas con menor radiación solar.
En el caso de la sandía, mientras tanto, las tasas de inducción haploide aún son bajas (1,12%), aunque superiores a métodos previos basados en irradiación de polen.
Los investigadores subrayan la necesidad de realizar estudios a campo para evaluar la estabilidad de las plantas obtenidas y su rendimiento en condiciones reales. Asimismo, señalan que hay que explorar si estos mecanismos podrían aplicarse a otros cultivos, como maíz o trigo, lo que será clave para ampliar su impacto.
“Este descubrimiento introduce una vía reproductiva previamente desconocida en un cultivo clave, ofreciendo una herramienta poderosa para afrontar los retos alimentarios del siglo XXI”, señalan los autores del estudio sobre el girasol.
