Las investigaciones del CRAG son relevantes para otros cultivos como el maíz, el trigo y el arroz
En una serie de tres estudios recientes, un equipo liderado por la investigadora del CSIC en el CRAG, Ana Caño-Delgado, ha avanzado significativamente en la comprensión de los mecanismos moleculares y en la mejora del cultivo del sorgo, el quinto cereal más cultivado del mundo, especialmente importante en las regiones áridas y semiáridas.
La importancia de este cereal radica en su papel en el futuro de la nutrición humana y animal, proporcionando una alternativa sostenible para las zonas que se enfrentan a la escasez de agua.
Además, estas investigaciones son relevantes para otros cultivos esenciales como el maíz, el trigo y el arroz, ya que también contienen vías de señalización de brasinoesteroides. Esto crea una oportunidad para la agricultura climáticamente inteligente, con variedades más resilientes y sostenibles.
Los esfuerzos de investigación del CRAG están a la vanguardia del avance de la ciencia del sorgo, centrándose en mejorar, aún más, su adaptabilidad a las condiciones de estrés y mejorar su manejo en el laboratorio para futuros procesos de mejora.
Avances del CRAG sobre tolerancia a sequía del sorgo
En los últimos seis meses, el grupo del CRAG ha publicado tres artículos científicos de gran importancia para el sector.
- En el primero de estos tres estudios, publicado en la revista Plant Biotechnology Journal, el equipo de investigación identificó que las mutaciones en la proteína Sorghum bicolor brasinosteroide, SbBRI1, confieren tolerancia a la sequía al alterar el metabolismo de los fenilpropanoides.
Este hallazgo destaca un mecanismo molecular para mejorar la resistencia a la sequía en el sorgo, un rasgo crítico para la agricultura resistente al clima.
El sorgo y las nuevas técnicas genómicas
- Un segundo trabajo, publicado en The Plant Journal, detalló un avance significativo en la biotecnología del sorgo: un método eficiente de transformación del sorgo utilizando un sistema de vectores ternarios combinado con reguladores morfogénicos.
Las herramientas y métodos anteriores no eran lo suficientemente eficaces para estudiar ciertas variedades de sorgo, lo que planteaba un desafío importante para los científicos y los mejoradores.
Este nuevo protocolo resuelve este problema al permitir una transformación altamente eficiente utilizando Agrobacterium tumefaciens y permite la aplicación de nuevas técnicas de mejoramiento como la edición genética (NTG) para acelerar la mejora de los cultivos.
Esta tecnología proporciona una herramienta útil para la creación y estudio de mutantes de interés con una eficiencia muy alta en la transformación de sorgo recalcitrante (variedades resistentes a la transformación genética), alcanzando un aumento de 2 veces la eficiencia de la transformación.
Juan B. Fontanet-Manzaneque, autor principal de ambos estudios, subrayó la importancia de estos avances en el cultivo del sorgo: “Nuestro objetivo era equipar a la comunidad del sorgo no solo con herramientas moleculares de vanguardia para acelerar el mejoramiento del sorgo, sino también con algunos genes objetivo clave esenciales para el desarrollo de cultivos resistentes a la sequía”.
Pasar la resistencia a sequía del laboratorio al campo
- El tercer estudio, que se publica en New Phytologist Journal, caracteriza el papel de SbBRI1 en el desarrollo de las raíces, específicamente en la región del meristemo, vinculando BRI1 con el metabolismo de la pared celular y demostrando que la proteína SbBRI1 del sorgo desempeña funciones conservadas en el crecimiento y desarrollo de las plantas.
El desarrollo de las raíces es crucial para el crecimiento general y la salud de la planta y desempeña un papel en la forma en que la planta responde a los factores estresantes ambientales.
Andrés Rico-Medina, primer autor del estudio, destacó la técnica implementada: “Adaptamos los protocolos de tinción e imagen que se utilizan en plantas modelo como Arabidopsis para que sean útiles para estudios en sorgo”.
También señaló que: “Esta adaptación sirve para cerrar la brecha entre los estudios de sequía basados en el laboratorio y un contexto más agronómico, facilitando así la aplicación práctica de estos avances científicos”.
La creciente importancia del sorgo
El sorgo es cada vez más reconocido como un alimento básico en muchas partes del mundo, incluso fuera de África, donde se ha cultivado durante siglos, debido a sus múltiples beneficios nutricionales y su resistencia a las condiciones climáticas adversas.
En Europa, el cultivo de sorgo está en aumento y se está promoviendo como una alternativa para la rotación de cultivos, especialmente en regiones propensas a la escasez de agua.
La Unión Europea está promoviendo activamente el cultivo de sorgo como cultivo resistente al clima, con un aumento del 57 % en la producción total de sorgo durante la última década. Francia, en particular, está a la cabeza de esta tendencia con 103.000 hectáreas dedicadas al cultivo de sorgo en grano el año pasado.
Por su parte, España es un importante importador de sorgo en Europa, principalmente para alimentación animal, pero con perspectivas para la alimentación humana en el futuro. En 2020 se importaron 158.000 toneladas a España, por lo que un aumento de su cultivo en el territorio podría reducir la dependencia de las importaciones. Como referencia, España importó 303.000 toneladas de cebada en los últimos seis meses, lo que la convierte en el tercer cultivo más importado.
Implicaciones socioeconómicas y políticas
El sorgo se considera cada vez más como un cultivo crucial para la adaptación al cambio climático debido a su tolerancia a las altas temperaturas y a la sequía, especialmente en comparación con el maíz, que es el cereal más cultivado en Europa y es muy susceptible al estrés hídrico.
Durante los últimos 20 años, el grupo de investigación liderado por Ana Caño-Delgado se ha dedicado al estudio de este cereal y ha recibido numerosas becas, entre ellas una ERC PoC del Consejo Europeo de Investigación (ERC).
Los estudios muestran que se espera que la importancia del sorgo en Europa aumente debido al cambio climático. Además, la expansión del cultivo de sorgo en España podría crear nuevas oportunidades económicas para los agricultores, reduciendo la dependencia de las importaciones e impulsando la producción agrícola local.
En Cataluña se produjeron más de 100.000 toneladas de sorgo en 2023, de las cuales más del 90% se destinaron a la alimentación animal.
El sorgo es un cereal sin gluten
Además, el sorgo es un cereal naturalmente libre de gluten, una característica particularmente relevante en la industria alimentaria. Su adaptabilidad y alto valor nutricional lo convierten en un cultivo clave para mejorar la seguridad alimentaria.
La creciente demanda de sorgo para el consumo humano, con un aumento de alrededor del 6% en la demanda en 2024, pone de manifiesto su potencial para mejorar la nutrición, especialmente cuando la investigación está dando lugar a nuevas variedades de sorgo.
Ana Caño-Delgado, líder del grupo, ha señalado: “Esta investigación representa una gran oportunidad para que el CRAG establezca proyectos de transferencia de tecnología, fomente la colaboración público-privada y ponga en valor el excelente trabajo de nuestros investigadores”
Estos tres avances científicos pioneros de los investigadores del CRAG no solo allanan el camino para un cultivo de sorgo más sostenible y productivo, sino que también marcan un paso fundamental para abordar los desafíos mundiales de la seguridad alimentaria y la nutrición.
Bibliografía
- Andrés Rico-Medina, Natalie Laibach, Juan B. Fontanet-Manzaneque, David Blasco-Escámez, Fidel Lozano-Elena, Damiano Martignago y Ana I. Caño-Delgado. Caracterización molecular y fisiológica de mutantes del receptor de brasinoesteroides BRI1 en Sorghum bicolor. Nuevo Fitólogo, https://doi.org/10.1111/nph.20443
- Juan B. Fontanet-Manzaneque, Jari Haeghebaert, Stijn Aesaert, Griet Coussens, Laurens Pauwels, Ana I. Caño-Delgado. Transformación eficiente de sorgo y maíz utilizando un sistema de vectores ternarios combinado con reguladores morfogénicos. El Diario de la Planta, https://doi.org/10.1111/tpj.17101
- Juan B. Fontanet-Manzaneque, Natalie Laibach, Iván Herrero-García, Veredas Coleto-Alcudia, David Blasco-Escámez, Chen Zhang, Luis Orduña, Saleh Alseekh, Sara Miller, Nanna Bjarnholt, Alisdair R. Fernie, José Tomás Matus, Ana I. Caño-Delgado. La mutagénesis no dirigida del receptor de brasinosteroides SbBRI1 confiere tolerancia a la sequía al alterar el metabolismo de los fenilpropanoides, en el sorgo bicolor. Revista de Biotecnología Vegetal, https://doi.org/10.1111/pbi.14461
