La biotecnología es la llave para optimizar el cultivo de pitahaya a prácticamente todos los niveles. Ninguna práctica, hábito o buenas manos pueden llegar a tener el impacto que esta rama multidisciplinar de la ciencia puede conseguir, y el caso de la pitahaya no es una excepción. En este artículo encontrarás un ejemplo aplicado en pitahaya que te ayudará a entender mejor que posibilidades ofrece la biotecnología en este cultivo.
Cuando escuchamos hablar de ciencia o biotecnología, a menudo parece que es algo ajeno a nosotros, pero nos equivocamos. Nos conformamos con saber que hay una serie de personas, los científicos, que enfundados en su bata y mezclando sustancias en probetas consiguen avances dignos de un mago. En este post continuaremos con nuestro compromiso de humanizar y comprender esta «magia» llamada biotecnología. En el contexto de este mes de la pitahaya, descubrimos la micropropagación como una técnica esencial en los programas de mejora vegetal. A continuación explicaremos los avances en pitahaya de manera clara y accesible para justificar la necesidad de apostar por la biotecnología como pilar del futuro del sector.
¿Qué es la micropropagación?
Podemos definir la micropropagación como el conjunto de técnicas y métodos de cultivo de tejidos utilizados para multiplicar plantas aséptica y asexualmente en forma rápida, eficiente y en grandes cantidades.
El material de partida para esta técnica puede ser cualquier parte de la planta madre, aunque la eficacia es mayor si tomamos las yemas apicales (ápice o punta) o axilares (areolas) debido a su asombrosa capacidad para diferenciarse en cualquier tejido vegetal. Estas yemas contienen células madre de las plantas, que son las que permiten el crecimiento de las mismas. Si aislamos dichas yemas en el laboratorio y las hacemos crecer en medios de cultivo adecuados, podremos regenerar plantas completas e idénticas a la planta madre. Establecer un protocolo de micropropagación consiste en optimizar esos medios de crecimiento ajustando la cantidad de nutrientes y reguladores del crecimiento. A nivel práctico, es algo así como una receta de cocina, en la que debemos ir ajustando los ingredientes hasta obtener el plato perfecto, que en este caso sirve para que la planta pueda crecer en el laboratorio.
La micropropagación no sólo sirve para reproducir más rápida y eficazmente las plantas. Es el primer paso para poder realizar estudios y programas de mejora en el laboratorio. Debido a las dificultades que plantea la realización in vivo de estos programas, la micropropagación permite su estudio y aplicación de forma más rápida y sencilla.
Técnicas como la mutagénesis o la mejora genética necesitan protocolos de micropropagación para poder llevarse a cabo. Este tipo de procedimientos se suelen utilizar para obtener variedades resistentes a enfermedades o a otros factores abióticos como salinidad o sequía. Además, la micropropagación también se utiliza para poder obtener plantas libres de virus, ya que estos no infectan a estas células madre presentes en las yemas. En este caso la técnica consiste en aislar los meristemos (células madre) presentes en las yemas antes mencionadas y regenerar plantas enteras a partir de unas pocas células.
Micropropagación en pitahaya
Como ya hemos mencionado, la pitahaya es un cultivo cuyo interés comercial es relativamente nuevo, por lo que la investigación es todavía bastante limitada. Hoy en día, el sistema para mejorar este cultivo se reduce a cruzar variedades preexistentes para intentar obtener nuevas características de interés. Como es evidente, esto requiere tiempo y no asegura el éxito, ya que sólo nos guiamos por características fenotípicas (visuales). Además, habría que cruzar las variedades de interés, germinar la semilla y esperar a que produzca frutos para comprobar si es una variedad mejor o peor que los parentales. Una vez que obtengamos la planta que queremos, habría que multiplicarla por esquejes. Sin embargo, las producciones por esquejes son insuficientes para las producciones comerciales debido a la falta de nodos jóvenes. Para poder satisfacer estas producciones comerciales, serían necesarias otras técnicas de propagación alternativas que permitan abastecer la creciente demanda.
Pues bien, en los últimos años, parte del esfuerzo se ha centrado en optimizar protocolos de micropropagación, signo inequívoco del interés que este cultivo está suscitando actualmente. De hecho, desde los primeros protocolos establecidos sobre el año 2000 para variedades como H. undatus el número de publicaciones ha ido aumentando con protocolos cada vez más eficientes. Por ejemplo, de este mismo año 2020 data una estudio científico sobre la micropropagación de diferentes variedades de pitahaya.
Estos avances permiten utilizar herramientas como la mejora genética o la mutagénesis para abordar problemas como la polinización. También permite facilitar el estudio de los llamados «Locus de Carácter Cuantitativo» (del inglés, QTLs). Los QTLs son genes que se asocian a una característica cuantitativa concreta. Por ejemplo, podemos asociar la producción de betalaínas (especialmente interesante en el caso de la pitahaya), el tamaño del fruto o el número de flores a determinados genes. De esta forma sería posible dirigir el proceso de mejora y comprobar si la variedad obtenida es de interés (o no) sin necesidad de esperar a que crezca la planta y produzca frutos. No hace falta señalar el ahorro de tiempo y dinero que supone esta circunstancia.
El problema de la polinización
Ahora vamos a ver un ejemplo concreto en el que se ha usado la micropropagación para buscar soluciones a un problema concreto de la pitahaya. El objetivo de este trabajo de investigadores israelíes fue obtener variedades con características mejoradas. Para ello se utilizó una técnica de mutagénesis, que precisa de la micropropagación para poder realizarse.
En concreto, el problema se abordó aumentando el número de copias del material genético en un proceso llamado poliploidización. Este proceso de duplicación del genoma completo se da en la naturaleza para favorecer la evolución y aumentar la complejidad de los organismos. Sin embargo, es posible inducirlo de forma artificial en el laboratorio a través de una sustancia mutagénica, la colchicina. El efecto que la poliploidización varía según la especie. Por ejemplo, la fresa o el trigo que hoy comemos son fruto de procesos de poliploidización.
En el caso de la pitahaya, no se observó ninguna mejora en cuanto a la calidad ni el tamaño del fruto, como en los dos ejemplos anteriores. Sin embargo sí se observó que al inducir este proceso mediante colchicina, las plantas se vuelven autofértiles. Este hecho ha abierto una nueva línea de investigación, ya que al obtener estas variedades autofértiles es posible diseñar huertos de un solo cultivo sin necesidad de polinización cruzada. Como sabemos, a día de hoy es imprescindible la polinización cruzada para obtener buenos ratios de producción y una fruta de calidad.
Los siguientes pasos serían comprender qué cambios genéticos son los responsables de esta autofertilidad y aplicar ese conocimiento para obtener una variedad de interés comercial con esta característica. Para ello, las técnicas de transgénesis y edición genética podrían ser especialmente útiles, aunque las trabas éticas y legislativas pueden frenar estos avances.
Conclusión
La biotecnología debe jugar un papel cada vez más protagonista en el sector agroalimentario. Incluso en el caso de la pitahaya, donde la información es muy limitada y las investigaciones apenas acaban de comenzar, ya se empieza a ver el posible impacto que puede tener. De momento, ya se han establecido los primeros protocolos de micropropagación que van a servir de base para diseñar programas de mejora con el objetivo de solventar problemas como la polinización. De esta forma, se están dando los primeros pasos para acercar este novedoso cultivo a los procesos de domesticación que han vivido el resto de cultivos básicos de nuestra dieta, como el tomate o el trigo.
En los próximos años, probablemente comenzaremos a ver un mayor número de trabajos enfocados a problemas concretos como mejoras de las propiedades del fruto. Además, si se superan los problemas éticos y legales relacionados, es posible que seamos testigos de una democratización de la ciencia gracias a la técnica de edición genética conocida como CRISPR-Cas9. La rapidez, eficacia, potencialidad y coste son los argumentos a favor de esta técnica, que con toda seguridad podrá ser utilizada en el caso de la pitahaya para ayudar a dar ese saltito que convierta a la fruta del dragón en una habitual en nuestra mesa.
Bibliografía
- Bozkurt, T., İnan, S., & Dündar, İ. (2020). Micropropagation of different pitaya varieties. International Journal of Agricultural and Natural Sciences, 13(1), 39-46.
- Cohen, H., & Tel-Zur, N. (2012). Morphological changes and self-incompatibility breakdown associated with autopolyploidization in Hylocereus species (Cactaceae). Euphytica, 184(3), 345-354.
- Mohamed-Yasseen, Y. (2002). Micropropagation of pitaya (Hylocereus undatus Britton et Rose). In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 38(5), 427-429.
- Qin, J., Wang, Y., He, G., Chen, L., He, H., Cheng, X., … & Zhang, D. (2017). High-efficiency Micropropagation of dormant buds in spine base of red pitaya (Hylocereus polyrhizus) for industrial breeding. International Journal of Agriculture and Biology, 19(1).
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