Proteger el rendimiento de la patata del calor extremo y la sequía
Las olas de calor y los periodos de sequía pueden afectar rápidamente a la producción de patatas y a la calidad de los tubérculos, incluso cuando los agricultores lo hacen todo bien. El equipo del proyecto ADAPT(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso determinar qué variedades de patata de cultivo generalizado se adaptan mejor al calor y la sequía, y qué señales explican esta diferencia. En el proyecto se combinan pruebas de campo europeas con experimentos controlados y análisis de datos a gran escala, para que los mejoradores incorporen la tolerancia al estrés a las variedades que la gente ya compra. Una encuesta realizada entre más de quinientos cincuenta agricultores ayudó a confirmar que el calor y la sequía son ya las principales presiones en muchas regiones.
Pruebas de campo muestran qué patatas resisten el estrés
En ADAPT se llevaron a cabo pruebas de campo relacionadas con el estrés con hasta cincuenta y cuatro variedades de patata para determinar su rendimiento en condiciones de sequía y de combinación de calor y sequía. Se realizaron pruebas de campo en Valencia (España) y Lewedorp (Países Bajos), así como en Serbia y Austria. Los investigadores compararon las respuestas bajo distintos regímenes de cultivo y recogieron muestras para analizar en profundidad los eventos moleculares y determinar cómo las plantas de patata ajustan su crecimiento y metabolismo en respuesta al estrés. Estos conjuntos de datos ayudaron a detectar variedades «contrastadas»: plantas de aspecto similar en temporadas normales, pero que se separan bruscamente en situaciones de estrés. Como explica el coordinador del proyecto Markus Teige(se abrirá en una nueva ventana): «El proyecto ADAPT se centró desde el principio en variedades comerciales de patata que se cultivan ampliamente en toda Europa, y el rendimiento comercial fue siempre un criterio importante para nosotros en la evaluación de todos los ensayos». El equipo también observó cómo el estrés climático puede acumularse con la presión de las plagas, incluidos los daños graves causados por el escarabajo de la patata durante las temporadas de estrés.
Las plantas sensoras revelan señales tempranas de estrés importantes para los tubérculos
Los resultados de campo son la prioridad, pero el equipo de ADAPT también hizo un seguimiento de lo que ocurre dentro de la planta. En los estudios de invernadero, el equipo utilizó fenotipos de alto rendimiento y líneas de patatas «reporteras» con imágenes en directo para seguir la señalización del estrés en tiempo real. Se desarrollaron plantas sensoras para rastrear los mensajeros secundarios, como el calcio (Ca2+) y las especies reactivas del oxígeno. También se desarrollaron como líneas indicadoras de respuestas a la sequía y hormonas relacionadas con el estrés, como el ABA y el jasmonato. Teige señala: «Observamos que las plantas pueden reaccionar en uno o dos días con los primeros cambios en su fisiología». Estos primeros cambios guiaron un trabajo molecular más profundo, que incluyó estudios relacionados con la SP6A, una señal clave de tuberización, para ver cómo el estrés puede alterar las vías que dirigen la formación de los tubérculos.
Las herramientas de datos convierten la biología compleja en objetivos de mejora genética
En ADAPT se han creado canales para integrar los datos de drones y sensores con las lecturas moleculares, lo que permite comparar patrones entre lugares, estaciones y variedades. Uno de los resultados es la aplicación StressKnowledgeMap(se abrirá en una nueva ventana), una herramienta en línea que organiza las pruebas de respuesta al estrés en mapas conectados, de modo que los investigadores puedan añadir nuevos resultados y vincularlos a modelos que expliquen cómo reaccionan las plantas bajo presión. Los datos también ponen de relieve cuándo son más importantes las mediciones. El fenotipado con drones sugirió que los rasgos de crecimiento temprano pueden predecir en gran medida el rendimiento final, y que el riego influyó tanto en el rendimiento como en la calidad de los tubérculos, especialmente cuando se realizó temprano. Estos datos apuntan hacia dónde deberían centrarse los seleccionadores y hacia dónde podrían orientarse los ensayos futuros para lograr una gestión más precisa de los cultivos. Para los mejoradores, el cuello de botella es convertir la resiliencia multigénica en marcadores moleculares fiables que se mantengan en todos los climas. Los conjuntos de datos combinados de ADAPT ayudan a delimitar las etapas y los rasgos que mejor predicen la resiliencia del rendimiento, especialmente en las primeras fases de crecimiento, lo que ayuda a los seleccionadores a priorizar qué señales convertir en marcadores prácticos. El siguiente paso es desarrollar y validar esos marcadores para las variedades tolerantes al calor y la sequía. Teige resume este siguiente paso: «Una vez hecho esto, cabe esperar que en un plazo de cinco a diez años, estas nuevas variedades estén a disposición de los agricultores y contribuyan a obtener rendimientos estables con buena calidad también en diferentes condiciones de crecimiento».