Aumentar el rendimiento de los cultivos mediante la reproducción de plantas para cooperar.

Un simple experimento de mejoramiento, combinado con un análisis genético, puede descubrir rápidamente genes que promuevan la cooperación y mayores rendimientos de las poblaciones de plantas, según un nuevo estudio publicado el 29 de noviembre en la revista de acceso abierto. PLoS Biology, por Samuel Wuest de la Universidad de Zúrich y Agroscope, Suiza, y colegas. Los resultados tienen el potencial de aumentar rápidamente la productividad de los cultivos a través de métodos de mejoramiento convencionales.

En la teoría evolutiva clásica, los individuos compiten y aquellos con los genes más ventajosos desde el punto de vista competitivo crean más descendientes que portan los mismos genes ganadores. Esto supone un reto para criadores de plantas, que a menudo se enfrentan a la selección de plantas que cooperan, en lugar de competir. En un monocultivo denso de maíz o trigo, el rendimiento general puede mejorar si los individuos evitan crecer demasiado alto o extender sus hojas demasiado (la "Revolución Verde" de mediados del siglo XX dependió en gran medida de la introducción de alelos enanos en los principales granos de cereal).

Descubrir los alelos (versiones de genes que difieren entre individuos) que pueden promover la cooperación es un desafío, pero los autores diseñaron un sistema para revelarlos. En alineación con teoría de juego, los autores razonaron que el genotipo más cooperativo se desempeñará mejor con vecinos igualmente cooperativos, pero lo hará mal cuando se enfrente a vecinos egoístas y altamente competitivos.

Utilizaron la planta modelo Arabidopsis para comparar el rendimiento de una planta dada cuando se cultiva con otro individuo genéticamente similar (modelando un monocultivo) con su rendimiento cuando se cultiva con un conjunto de genotipos "de prueba", que varían en sus estrategias de crecimiento. Al determinar tanto el vigor general de cada planta (medido por la biomasa aérea) como la diferencia entre su crecimiento en las dos situaciones, pudieron ver qué plantas maximizaban tanto la capacidad de crecer rápidamente como la capacidad de cooperar con individuos genéticamente similares. para que sus vecinos también crecieran bien.

Con esos datos en la mano, utilizaron datos de polimorfismo de todo el genoma publicados para encontrar el los genes asociado con el rasgo cooperativo. Descubrieron que estaba más fuertemente asociado con un pequeño grupo de polimorfismos vinculados y, en particular, con un alelo menor en un gen. Cuando las plantas que portaban ese alelo menor se cultivaron en proximidad, produjeron colectivamente un 15 % más de biomasa cuando se cultivaron a alta densidad que las plantas que portaban la mayor parte alelo en el mismo locus. El efecto cooperativo estuvo acompañado por una menor competencia de raíces: las plantas adyacentes pueden haber gastado menos energía invadiendo las zonas de raíces de sus vecinas en busca de nutrientes.

La misma estrategia comparativa podría usarse para descubrir alelos cooperativos para cualquier característica medible, dijo Wuest. “Tal variación, una vez identificada en un cultivo, podría aprovecharse rápidamente en los programas de mejoramiento modernos y proporcionar rutas eficientes para aumentar los rendimientos”.

Wuest agrega: “Las ideas que inspiraron este trabajo no son nuevas; de hecho, muchas se formularon hace décadas. Y, sin embargo, la idea de que nosotros, los humanos, una de las especies más cooperativas, podemos beneficiarnos de hacer que nuestros cultivos también sean más cooperativos, todavía nos intriga hoy”.