Para adentrarnos en la lectura de hoy les propongo que volvamos a nuestras lecciones de biología escolares y recordemos dos conceptos: híbrido y vigor híbrido.
Híbrido: Un híbrido es el resultado de la cruza entre dos individuos de distintas especies o variedades. En biología, la hibridación se refiere a la mezcla de material genético de diferentes individuos para crear una descendencia con características únicas que heredan de ambos progenitores (Vallejo-Marín, 2016).
Vigor híbrido: También conocido como heterosis, es un fenómeno biológico que se produce cuando la descendencia, resultante de la cruza entre dos individuos de especies o variedades, presenta un mejor desempeño en términos de crecimiento, salud, producción y/o reproducción en comparación con sus progenitores. En otras palabras, el vigor híbrido se manifiesta en una mayor vigorosidad, resistencia y productividad de la descendencia, debido a que esta hereda combinaciones genéticas que no se encuentran en los progenitores (ScienceDirect, 2023a).
Si bien el ejemplo clásico de un híbrido y heterosis es una mula, animal que resulta del cruce entre un burro y una yegua (The donkey sanctuary, s/f)[i], los híbridos son ampliamente usados en la agricultura desde hace cientos de años, con especial énfasis en cultivos como arroz y maíz. La utilización de híbridos vegetales, entre muchas otras ventajas, brinda la oportunidad de obtener, como consecuencia de la heterosis, mayores rendimientos en las cosechas, los cuales pueden ser superiores entre un 15 y 50% con respecto a los parentales dependiendo del cultivo (ScienceDirect, 2023a).
Tenemos entonces que una semilla híbrida es el resultado del cruzamiento entre dos o más cultivares o variedades de una misma planta (aunque también se pueden obtener del cruzamiento de especies diferentes) para obtener una descendencia con características específicas. En la agricultura, las semillas híbridas dan origen a plantas híbridas (ScienceDirect, 2023b) y se utilizan comúnmente para mejorar la productividad, la resistencia a enfermedades y plagas, la calidad del producto y la adaptabilidad a diferentes condiciones climáticas y de suelo de los cultivos (West Coast Seeds, 2020).
La literatura cita al Dr. Yuan Longping como el padre de los híbridos del arroz. Este académico chino en 1973, desafiando los conceptos genéticos vigentes en aquel entonces, obtuvo el primer híbrido de arroz y en 1976, gracias a su trabajo, la utilización de estos materiales para la producción de arroz en China se había masificado. Esto condujo a un incremento más que significativo de la productividad por hectárea y de la producción total de arroz en ese país. Hoy en día los materiales híbridos producen un 20 a 30% más que los materiales convencionales y solo en China se cultivan más de 16 millones de hectáreas por año con estos (57% del área total sembrada con arroz en el país asiático). Asimismo, el trabajo del Dr. Yuan dio origen a los superhíbridos de arroz que han alcanzado producciones históricas de 16 y 17 toneladas de grano por hectárea (Qian et al., 2021).
Pero ¿por qué los híbridos de arroz son más productivos que los materiales convencionales? La mayor productividad de los híbridos de arroz parece estar explicada por su mayor capacidad de acumulación de materia seca antes de la maduración (agobio) de la panícula, su mayor tasa de fotosíntesis durante la etapa de llenado de grano (Shi et al., 2021) y por su mayor capacidad de tomar nitrógeno del suelo en comparación a las variedades convencionales (materiales autógamos). Los híbridos absorben un 7,2% más nitrógeno para la producción de grano que las variedades autógamas y esta mayor toma del elemento es resultado de un mayor vigor de los híbridos en la expansión de hojas, producción de macollas y desarrollo del sistema radical (más largo, más profundo y más fuerte), especialmente durante las primeras etapas de crecimiento (Huang et al., 2017; Xu et al., 2021).
Asimismo, los híbridos parecen usar internamente de manera más eficiente el nitrógeno. Esto lo logran gracias a que, en general, poseen un mayor índice de área foliar, sus hojas son erectas, de color verde oscuro, gruesas y de senescencia tardía (mayor duración del área fotosintética), tienen menos macollas improductivas, un tamaño de panícula mayor y un alto índice de cosecha[ii] en comparación con las variedades convencionales (Shi et al., 2021; Xu et al., 2021). Estas características morfológicas mejoradas de las hojas contribuyen al aumento de la eficiencia de uso del nitrógeno en la fotosíntesis y a una mayor producción de biomasa. La mayor eficiencia del uso fotosintético del nitrógeno en combinación con la mayor producción de biomasa y el mayor índice de cosecha resultan en una mayor relación Producción de Grano/Absorción de Nitrógeno. Además, el menor número de macollas improductivas y el mayor tamaño de panícula del arroz híbrido aseguran una translocación del nitrógeno y uso para formación del grano eficientes contribuyendo también a mejorar esta relación (Xu et al., 2021).
Otro atributo interesante de los híbridos está asociado a la posibilidad de tener ciclos de maduración más cortos sin que esto represente una reducción de su productividad. Esto parece estar asociado a la presencia de un gen denominado “completamente dominante – floración temprana” o Ef-cd. Este gen, tiene la capacidad de anticipar y amplificar la expresión de OsSOC1, gen que se encarga de regular la transición de la fase vegetativa a la fase reproductiva y el proceso de floración. Así mismo, Ef-cd facilita la utilización del nitrógeno y contribuye al incremento de la tasa de fotosíntesis. Esta combinación se traduce en una maduración más temprana del cultivo sin que se sacrifique productividad (Fang et al., 2019). Una maduración más rápida y en consecuencia un ciclo de cultivo más corto tiene dos grandes ventajas: primero, la posibilidad de obtener un mayor número de cosechas por hectárea por año y segundo, la reducción del tiempo que está expuesta la inversión del agricultor a posibles adversidades bióticas y abióticas (enfermedades, plagas y/o clima).
Una tercera característica de los híbridos es su mayor tolerancia a las enfermedades. La literatura reporta una mayor tolerancia del arroz híbrido a Rhizoctonia solani, aunque no existe claridad acerca de qué atributos hacen que los híbridos sean menos susceptibles a este patógeno que sus contrapartes convencionales. Una explicación parece radicar en la altura de la planta, existiendo una correlación negativa entre su altura y la severidad de la enfermedad (cuanto más alta la planta, menor la severidad) dado que, a mayor altura, mayor es la distancia que tiene que recorrer la hifa del hongo para diseminarse verticalmente desde el lugar de la infección (cercano a la superficie de la lámina de agua) hasta el dosel del cultivo. Se ha encontrado que, en términos generales, los híbridos suelen ser más altos que las variedades convencionales. Así mismo, es probable que la resistencia de los híbridos a esta enfermedad pueda provenir de un rasgo genético aportado por una de las dos líneas parentales empleadas en su obtención o por la interacción entre parentales con resistencias parciales a Rhizoctonia solani, sin embargo, se requiere más investigación en este sentido (Shi et al., 2021).
Así mismo, un estudio de cinco años reveló que, en general, los materiales híbridos de arroz son significativamente más tolerantes a Cercospora janseana (Cercospora oryzae) que los convencionales y se cree que esta resistencia a la enfermedad está explicada por genes mayores en el genoma de las plantas. No obstante, al igual que en el caso de Rhizoctonia, se requiere más investigación para comprender los mecanismos detrás de esta resistencia (Shi et al., 2021). De manera semejante, los híbridos pueden exhibir resistencia a Pyricularia oryzae siempre y cuando se hayan incorporado genes mayores de resistencia a la enfermedad en parentales que gozan de adecuada resistencia parcial al patógeno (Prabhu et al., 2002).
Una menor susceptibilidad de los materiales de arroz a diferentes enfermedades se traduce en un menor riesgo para la inversión del agricultor y en la posibilidad de usar una menor cantidad de fungicidas durante el ciclo de cultivo.
La mayor productividad de los híbridos de arroz, su ciclo más corto y su tolerancia a enfermedades normalmente generan una mayor rentabilidad para el agricultor (por supuesto, bajo un manejo y condiciones idóneas de producción). Si esto es lo que estás buscando para tus cultivos pregunta a cualquier asesor Magro acerca de nuestros híbridos de arroz Ricetec ECCO 910 y ECCO 910 FullPage.
BIBLIOGRAFÍA
Australian Society of Plant Scientists, New Zealand Society of Plant Biologists, & New Zealand Institute of Agricultural and Horticultural Science. (2018). 6.4.1—Harvest index | Plants in Action. https://rseco.org/content/641-harvest-index.html
Fang, J., Zhang, F., Wang, H., Wang, W., Zhao, F., Li, Z., Sun, C., Chen, F., Xu, F., Chang, S., Wu, L., Bu, Q., Wang, P., Xie, J., Chen, F., Huang, X., Zhang, Y., Zhu, X., Han, B., … Chu, C. (2019). Ef-cd locus shortens rice maturity duration without yield penalty. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(37), 18717–18722. https://doi.org/10.1073/pnas.1815030116
Huang, M., Jiang, P., Shan, S., Gao, W., Ma, G., Zou, Y., Uphoff, N., & Yuan, L. (2017). Higher yields of hybrid rice do not depend on nitrogen fertilization under moderate to high soil fertility conditions. Rice, 10(1), 43. https://doi.org/10.1186/s12284-017-0182-1
Prabhu, A. S., Guimarães, E. P., Filippi, M. C., Araujo, L. G., & Cutrim, V. A. (2002). Expression of resistance in rice hybrids to Pyricularia grisea. Fitopatologia Brasileira, 27, 454–460. https://doi.org/10.1590/S0100-41582002000500003
Qian, Q., Zhang, F., & Xin, Y. (2021). Yuan Longping and Hybrid Rice Research. Rice, 14(1), 101. https://doi.org/10.1186/s12284-021-00542-4
ScienceDirect. (2023a, mayo 5). Heterosis—An overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/heterosis
ScienceDirect. (2023b, mayo 6). Hybrid Seed—An overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/pharmacology-toxicology-and-pharmaceutical-science/hybrid-seed
Shi, J., Zhou, X.-G., Yan, Z., Tabien, R. E., Wilson, L. T., & Wang, L. (2021). Hybrid Rice Outperforms Inbred Rice in Resistance to Sheath Blight and Narrow Brown Leaf Spot. Plant Disease, 105(10), 2981–2989. https://doi.org/10.1094/PDIS-11-20-2391-RE
The donkey sanctuary. (s/f). Mules and Hinnies. The Donkey Sanctuary. Recuperado el 6 de mayo de 2023, de https://www.thedonkeysanctuary.org.uk/all-about-donkeys/breeds/mules-and-hinnies
Vallejo-Marín, M. (2016, junio 1). Hybrid Species Are On The March – With The Help Of Humans. IFLScience. https://www.iflscience.com/hybrid-species-are-march-help-humans-36004
West Coast Seeds. (2020, febrero 4). What are Hybrid Seeds Exactly? West Coast Seeds. https://www.westcoastseeds.com/blogs/wcs-academy/hybrid-seeds-exactly
Xu, L., Yuan, S., Wang, X., Yu, X., & Peng, S. (2021). High yields of hybrid rice do not require more nitrogen fertilizer than inbred rice: A meta-analysis. Food and Energy Security, 10(2), e276. https://doi.org/10.1002/fes3.276
[i] Dato Curioso: El híbrido resultante del cruce de un caballo y una burra se llama burdégano y se caracteriza por ser más pequeño que la mula y tener una cara más parecida a la de un caballo (The donkey sanctuary, s/f).
[ii] El índice de cosecha es la relación entre el peso total de la cosecha frente al peso total de las plantas del cultivo. Se expresa como un porcentaje (Australian Society of Plant Scientists et al., 2018).