Cada año, se pierden cultivos por valor de miles de millones de dólares en todo el mundo debido a la brotación previa a la cosecha (PHS), donde los granos y las semillas comienzan a germinar en la planta antes de ser cosechados. Este fenómeno, provocado por un clima cálido y húmedo, pone en peligro la calidad de los cultivos y contribuye a los desafíos de la seguridad alimentaria mundial. Sin embargo, una nueva investigación, encabezada por científicos del Laboratorio de Investigación Carlsberg en Dinamarca, ha revelado el mecanismo genético que controla el momento en que brota la cebada, ofreciendo potencialmente una solución a este problema generalizado.
Las raíces del problema: domesticación y latencia
El PHS no es un fenómeno natural; es una consecuencia de las prácticas agrícolas. Cuando los primeros agricultores domesticaron la cebada, dieron prioridad a los cultivos que brotaban rápidamente después de la siembra. Esto requirió reducir la latencia natural de las semillas, una pausa vital que impide la germinación hasta que las condiciones sean ideales. Si bien esta práctica permite una siembra más rápida y potencialmente dos cosechas por año, crea una vulnerabilidad significativa: si el clima se vuelve inusualmente cálido y húmedo antes de la cosecha, todo el cultivo puede comenzar a brotar prematuramente. Esto hace que el grano no sea apto para el almacenamiento o procesamiento, lo que afecta negativamente su valor tanto para la alimentación como para la elaboración de cerveza.
Desentrañando el control genético: el papel de MKK3
Para investigar las causas del PHS, los investigadores se centraron en MKK3, un gen que ya se sabe que influye en la latencia de la cebada y otros cereales. Realizaron un análisis exhaustivo del ADN de más de 1.000 variedades de cebada procedentes de granjas y bancos de semillas de todo el mundo. El estudio también implicó el cultivo de diferentes tipos de cebada en campos durante varias temporadas, sometiendo intencionalmente a la mitad de las plantas a condiciones que probablemente desencadenaran PHS. Mediante análisis comparativos de granos normales y afectados, junto con estudios de laboratorio que examinaron la expresión genética y la actividad de las proteínas, los investigadores pudieron determinar cómo los genes MKK3 impactan directamente en la latencia.
Múltiples versiones de MKK3 Govern Dormancy
El estudio, publicado en Science, reveló un hallazgo crítico: la latencia no está controlada por una única versión del gen MKK3, sino por múltiples versiones. La cebada silvestre posee sólo una copia de este gen, mientras que las variedades domesticadas tienen varias. En consecuencia, cuantos más genes MKK3 tenga una planta de cebada, más fuerte será la señal para que brote, lo que dará lugar a períodos de latencia más cortos.
Las prácticas agrícolas antiguas dieron forma a la diversidad genética
Los investigadores también investigaron cómo estas diferentes variantes de MKK3 se propagan con el tiempo, en respuesta a las condiciones climáticas y las necesidades de los antiguos agricultores. Los agricultores del norte de Europa seleccionaron ciertas variantes “hiperactivas”, apreciadas por sus cualidades superiores de malteado. Por el contrario, los agricultores de climas más húmedos, como el este de Asia, favorecieron otras variantes menos activas, que promueven una mayor latencia, donde ayudaron a los cultivos a resistir las estaciones de los monzones.
Un futuro de cebada resistente al clima
Estos conocimientos ofrecen un camino para que los mejoradores modernos desarrollen variedades de cebada adaptadas a regiones y climas específicos. >Nuestro trabajo muestra que comprender la complejidad genética de la latencia puede ayudar a los mejoradores a desarrollar cebada que sea productiva y resistente al cambio climático. Al cultivar selectivamente variedades con variantes MKK3 apropiadas, los agricultores pueden cultivar cultivos que sean a la vez de alto rendimiento y menos susceptibles a los efectos perjudiciales de la brotación previa a la cosecha. Esta investigación es muy prometedora para mejorar la seguridad alimentaria mundial y apoyar prácticas agrícolas sostenibles.
