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La Aceptación de la Resistencia Horizontal en los Cultivos
By
Raoul A. Robinson

 
Palabras clave:  Resistencia a las enfermedades y plagas; Tecnologías básicas.
Cita literal: Robinson, R.A. (1999), "La Aceptación de la Resistencia Horizontal en los Cultivos." Monitor de Biotecnología y Desarollo, Compendio 1995-1997, p. 54-56.

Durante más de noventa años las dos escuelas de genética, la mendeliana y la biometrista, han rivalizado en sus opiniones científicas. El conflicto se concentró en los méritos de la resistencia de un gen único por oposición a la resistencia poligénica. En la actualidad el debate continúa pero la resistencia basada en un gen unica domina firmemente el fitomejoramiento. La naturaleza temporal de la resistencia vertical, sin embargo, hace que los cultivos sean más sensibles a las plagas.

Antes de 1900, la genética científica fue biometrista (del griego, medición de la vida). Los biometristas consideraban las características heredadas como expresiones de tipo cuantitativo, es decir, las características heredadas genéticamente podían estar presentes en diferentes grados. Por ejemplo, una planta sensible que se cruzara con una planta resistente podía producir una progenie con diferentes grados de sensibilidad, comprendidos entre la resistencia mínima y la máxima.
Sin embargo el reconocimiento de las leyes de la herencia de Gregor Mendel en 1900, cambió drásticamente la genética. Las leyes de Mendel consideraban las características heredadas como expresiones de tipo cualitativo. Las características heredadas genéticamente están presentes o ausentes, pero sin grados intermedios. Por ejemplo, un frijol blanco cruzado con un frijol negro podía producir solamente o un frijol negro o uno blanco, pero no frijoles con diferentes grados de grises. Las leyes de Mendel rigen la relación de los frijoles negros con los frijoles blancos. El reconocimiento estas leyes marcó el inicio de un conflicto entre mendelianos y biometristas sobre si las características heredadas genéticamente se basaban en un gen único o en genes múltiples.
Los mendelianos tuvieron a la ciencia de su lado. El descubrimiento de los cromosomas hizo que los trabajos de Mendel fueran muy profundos y convincentes. El término gen fue acuñado para describir la unidad de herencia. La genética mendeliana ha llegado a ser la corriente científica más popular. No obstante fue difícil descubrir en las plantas características codificadas por un gen único que tuvieran importancia económica. Todas las características de interés para los fitomejoradores parecían ser de herencia cuantitativa y no cualitativa. Sin embargo, en 1905, un científico británico, R.H. Biffen descubrió que la resistencia del trigo a la roya era controlada por un gen único. De pronto la escuela de genética mendeliana descubrió que existían realmente las características controladas genéticamente de importancia económica. Esto suscitó un auge en la investigación, lo que permitió demostrar que la resistencia de las plantas a muchas enfermedades estaba controlada por un gen único. Es a lo que ahora se llama ‘resistencia vertical’ (véase el recuadro).
También se demostró que las características cuantitativas de los biometristas, no contradecían las leyes de Mendel, simplemente estaban controladas por muchos genes en vez de por uno solo. Para cuando se resolvió el conflicto con los biometristas, los mendelianos, que se concentraron en la herencia de un gen único, ya controlaban por completo el fitomejoramiento. Las resistencias basadas en un gen único presentan tanto ventajas como desventajas. Las primeras son una protección completa contra el parásito en cuestión y una compatibilidad con el mejoramiento para una gran capacidad de adaptación al clima. Estas características revisten interés para los grandes institutos centralizados de mejoramiento ya que procuran abarcar grandes áreas y, por lo tanto, amplían la capacidad de adaptación de sus materiales mejorados.
La principal desventaja de la resistencia vertical es su carácter temporal, puesto que desaparece frente a nuevas cepas del parásito. Otros inconvenientes incluyen la pérdida de la resistencia horizontal debido al mejoramiento mediante la resistencia vertical y al hecho de que no siempre se encuentran los genes únicos de resistencia. Por ello ha sido imposible conseguir, por resistencia vertical, plantas resistentes a algunas especies de parásitos, incluidas muchas plagas de insectos. Además, se ha utilizado mal la resistencia vertical en la agricultura. Los fitomejoradores vegetales han empleado la resistencia vertical en variedades uniformes de cultivos, en los cuales cada huésped en un cultivar tiene el mismo gen de resistencia.
Por otro lado, la aceptación científica de la resistencia horizontal comenzó a manifestarse lentamente pero muchos científicos todavía dudan de su valor e incluso algunos no creen que exista. Las razones de ello son que la resistencia horizontal suele ser difícil de medir, que depende de efectos ambientales y que, a menudo, es parcial.

Explicación de la resistencia horizontal y vertical

La infección se define como el contacto que establece un parásito con un huésped para parasitarlo. Hay dos clases de infección: una en la cual un parásito llega hasta el huésped (aloinfección), y la otra en la cual el parásito se origina dentro de su huésped (autoinfección).
Hay también dos clases de resistencia del huésped a los parásitos de los cultivos: vertical y horizontal. La herencia de la resistencia vertical está controlada por genes únicos que son parte de una relación de gen a gen, donde para cada gen de resistencia del huésped hay un gen correspondiente infectado por el parásito. Esta relación es un equivalente botánico aproximado de los anticuerpos y los antígenos en los mamíferos, excepto que la resistencia es heredada y funcional antes de que la infección ocurra.
La resistencia vertical puede controlar solamente las aloinfecciones. La autoinfección sólo puede controlarse mediante la resistencia horizontal. En un sistema patógeno de una planta silvestre (es decir, en la interacción entre un huésped y los patógenos), cada huésped puede tener varios genes de resistencia vertical, que constituyen una cerradura bioquímica, y cada parásito puede tener varios genes de parasitismo, que constituyen una llave bioquímica. Cuando se produce una aloinfección a través de un parásito en un huésped, su llave puede ser abrir o no la cerradura de este último. Cuando hay una mezcla de muchas cerraduras y llaves diferentes, la mayoría de las aloinfecciones, no son complementarias, lo que reduce mucho la epidemia o la infección. Si todas las puertas del pueblo tuvieran la misma cerradura y todas las familias la misma llave capaz de abrir todas las cerraduras, el sistema de cerrojos sería inútil debido a dicha uniformidad. Por ello, la resistencia vertical es temporaria en la agricultura. Cuando aparece una cepa del parásito que encaja, la resistencia falla en todos los huéspedes de ese cultivo y, poco después, en el cultivar entero.
La resistencia horizontal funciona también contra la mayoría de las cepas del parásito, por lo que no puede fallar del mismo modo que la vertical; es una resistencia durable. La resistencia horizontal es la que se produce siempre en ausencia de la vertical, o después de que ésta ha fracasado. La autoinfección por un parásito de reproducción asexuada, es una infección en la que se complementan el parásito y el huésped y sus consecuencias, incluidas todas las autoinfecciones, pueden controlarse sólo mediante la resistencia horizontal.
Esta última tiende a perderse cuando se mejoran los cultivos mediante la resistencia vertical, o cuando se lo hace con la protección de agroquímicos. Por lo tanto, muchos cultivares modernos tienen bastante menos resistencia horizontal que los del inicio del siglo veinte.

El mejoramiento mediante la resistencia horizontal
Durante los años sesenta, muchos fitomejoradores empezaron a dudar sobre los beneficios del mejoramiento mediante la resistencia vertical. La vida comercial de la mayoría de los cultivares con resistencia vertical era demasiado corta para justificar lo invertido en trabajo de mejoramiento. Esta actitud, combinada con el desarrollo de una mejor protección química de los cultivos, así como y las inversiones de la industria química en mejoramiento, condujeron al abandono gradual de aquel en favor de la protección de los cultivos usando productos químicos.
Actualmente en el mundo se gastan alrededor de 9.000 millones de dólares estadounidenses en la protección química de los cultivos. A pesar de ello, se estiman en un 24 por ciento las pérdidas previas a la cosecha debido a plagas y enfermedades. Tan sólo en cultivos alimentarios, estas pérdidas servirían para alimentar a unos mil millones de personas.
La única manera eficaz de superar la oposición empresarial y científica a la resistencia horizontal es hacer que el fitomejoramiento sea lo más público y difundido posible. Afortunadamente el mejoramiento de los cultivos mediante la resistencia horizontal es tan fácil que puede realizarse como una actividad en grupo que pueden llevar a cabo agricultores, aficionados a la jardinería, activistas ecologistas, ambientalistas o estudiantes universitarios.
Como primer paso, un grupo de mejoramiento debe comenzar con una base genética razonablemente amplia de plantas sensibles. No es necesario encontrar una buena fuente de resistencia, como ocurre con el que utiliza la resistencia vertical. La segregación transgresiva dentro de una población de plantas sensibles suele acumular toda la resistencia horizontal necesaria. Si no fuera así, la mera ampliación de la base genética original sería probablemente suficiente.
El segundo paso es usar la selección de masa recurrente como método de mejoramiento, lo que significa que alrededor de 10 a 20 genitores originales de cultivares modernos de alta calidad, pero también de variedad locales, se someten a una polinización cruzada en todas las combinaciones. La descendencia debería totalizar unos miles de individuos que se someten a examen para detectar su resistencia al cultivo sin la protección de productos químicos. La mayoría de ellos muere y los parásitos se encargan de gran parte del trabajo de selección. Los sobrevivientes serán los padres de la generación siguiente. Este proceso se repite hasta que se logra acumular suficiente resistencia horizontal. Generalmente al cabo de 10 a 15 generaciones, como máximo, de selección de masa recurrente (lo cual toma de 10 a 15 años en climas templados y menos si se pueden realizar más ciclos de cultivo anuales), se producirán altos niveles de resistencia horizontal a todos los parásitos locales importantes.
La selección de masa recurrente debe realizarse ‘en el lugar’, es decir, a) en el área futura de cultivo; b) en la época del año del cultivo futuro y c) de acuerdo con las prácticas agrícolas de los futuros cultivos. Esto producirá nuevos cultivares en equilibrio con el agroecosistema local.
Los fitomejoradores que se ocupan de la resistencia horizontal tienen que aplicar tres reglas simples cuando realizan la selección de masa recurrente. Primero, deberán seleccionar cada planta en función de su alto rendimiento porque las menos sensibles rinden más. Todas las mediciones son relativas: se conservan las plantas de mejor rendimiento aún cuando sus rendimientos sean muy bajos en las primeras generaciones seleccionadas.
Segundo, deberán usar técnicas simples para introducir un parásito en cada planta para asegurarse que todas las plantas de la población seleccionada estén infectadas o infestadas por parásitos. Esto garantizará que los altos rendimientos se deban a la resistencia y no a la posibilidad de escapar de dichas dolencias.
Tercero, puede darse una relación de gene a gene, es decir, cada gen de resistencia en el huésped tiene uno complementario de virulencia en el parásito, el cual causa que la planta sea sensible a él. Cuando ocurra, el fitomejorador deberá usar una técnica muy simple, la del ‘patógeno tipo’ (que garantiza que haya un complemento para todas las resistencias verticales durante el proceso de selección por resistencia horizontal). Así se asegurará que la resistencia es horizontal en vez de vertical.
Raoul A. Robinson

445 Provost Lane
Fergus
Ontario
Canadá, N1M 2N3

Teléfono (+519) 843 23 55
E-mail raoulrob@sentex.net

Para obtener información más detallada sobre el mejoramiento horizontal véase R.A. Robinson (1996), Return to Resistance: Breeding crops to reduce pesticide dependency. California, EE UU: AgAccess y Ottawa, Canada: IDRC Books.

Fuente
D. Pimental y H. Lehman (eds.) (1993), The Pesticide Question: Environment, economics, and ethics. Nueva York: Routledge, Chapman & Hall.

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