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¿Qué es el fitomejoramiento por inducción de mutaciones?

Ciencia nuclear en detalle
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Es posible emplear la radiación con fines de fitomejoramiento. (Infografía: A. Vargas/OIEA) 

El fitomejoramiento por inducción de mutaciones es un método en el que se aceleran mutaciones genéticas que de otro modo podrían haber ocurrido mucho más lentamente en las plantas.

Fitomejoramiento: Ventajas de irradiar las plantas

En América Latina, los científicos están desarrollando variedades de banano enano resistentes a la fusariosis mediante una técnica que implica el uso de radiación. (Fotografía: M. Dita/Biodiversity International)

El uso de la radiación presenta múltiples ventajas comparativas: es eficaz en relación con los costos, rápida y sólida; además, su eficacia está comprobada, se puede replicar en cualquier lugar, no es peligrosa y no daña el medio ambiente. La irradiación aumenta la tasa de mutación natural de 1000 a 1 millón de veces. Con este método, que se ha venido utilizando durante décadas, se obtuvo, por ejemplo, una variedad de algodón con mayor rendimiento agronómico y una fibra de mejor calidad en tan solo cinco años.

Las variedades de plantas producto de técnicas que emplean la irradiación son tan seguras como las variedades obtenidas con otros métodos de fitomejoramiento. Estas plantas pueden cultivarse sin ningún efecto nocivo; en particular, no son radiactivas.

Gracias al cultivo y el uso generalizado de estas nuevas variedades de plantas, se ha fortalecido la producción mundial de alimentos y se han atendido las necesidades de los agricultores, en especial en los países en desarrollo y las regiones que están más expuestas a los efectos del cambio climático.  

En esta página encontrará las últimas noticias al respecto.

Paso 1: Inducción de mutaciones

Invernadero gamma ubicado en Malasia. (Fotografía: Misión de los Estados Unidos ante las Organizaciones Internacionales en Viena)

La inducción de mutaciones es un proceso en el que la mutación natural de la planta se acelera mediante un catalizador biológico, químico o físico para modificar algunas de sus características. Algunos de los agentes que podrían emplearse son: virus y bacterias (biológicos), antibióticos y alquilantes (químicos) y radiación ionizante (físico).

Cuando esta técnica supone el uso de la radiación, lo habitual es irradiar semillas. Sin embargo, en algunos experimentos se han irradiado plántulas, plantas adultas o partes de ellas, como el polen, las esporas o la raíz. Si los mecanismos de reparación de las células no eliminan las mutaciones inducidas por la irradiación, se obtienen mutaciones hereditarias.

En este tipo de fitomejoramiento, los científicos emplean tecnologías como las fuentes radiactivas de cobalto 60; de hecho, ese tipo de rayos gamma ha sido el agente mutagénico más común en los últimos decenios. Otros tipos de radiación, como los rayos X, las partículas alfa y beta, los neutrones o la luz ultravioleta también se han utilizado para inducir mutaciones. Los haces de iones y la radiación cósmica están ganando popularidad en este ámbito, porque se están estudiando sus ventajas en comparación con otros tipos de radiación.

Paso 2: Detección de mutaciones

Los investigadores de la Agencia Nacional de Energía Nuclear de Indonesia (BATAN) seleccionan plantas que presentan rasgos útiles tras haber sido sometidas a un proceso de inducción de mutaciones. (Fotografía: Yustantiana/BATAN)

La detección de mutaciones es el proceso en el que se define qué plantas mejoraron sus características tras haber sido sometidas al proceso de inducción de mutaciones. Las mutaciones son tan poco frecuentes que se debe irradiar una gran cantidad de semillas, que posteriormente se plantan y cultivan durante generaciones. Este proceso no durará lo mismo para todas las plantas, dado que las diversas especies tienen tiempos de desarrollo diferentes y requieren análisis distintos. 

Este proceso consta de dos etapas: la preselección y la confirmación (o validación). La preselección y la confirmación de características que se pueden medir con facilidad, como el tiempo de floración o el tamaño de la planta, son relativamente sencillas. Otras características menos evidentes requieren el desarrollo y la aplicación de métodos de preselección más complejos; por ejemplo, la resistencia salina en hidroponía o la resistencia a enfermedades.

Inducción de mutaciones en el espacio

El OIEA y la FAO están estudiando nuevas tecnologías para aumentar la resiliencia de los cultivos expuestos a los efectos del cambio climático, como la radiación cósmica. (Infografía: A. Vargas/OIEA)

El espacio exterior es un entorno extremadamente adverso. En él, las semillas, las plantas o cualquier tipo de tejido vegetal se ven expuestos a la radiación cósmica y la microgravedad.

Por un lado, la radiación cósmica puede ayudarnos a obtener plantas más resistentes a las condiciones de nuestro planeta, que cada vez son peores debido al cambio climático y otros factores. Como los rayos cósmicos también pueden inducir mutaciones, los científicos envían semillas al espacio y las siembran de regreso a la Tierra. Al igual que en el fitomejoramiento convencional, los científicos seleccionan posteriormente las plantas con propiedades útiles.

Por otro lado, durante los viajes de estas semillas, los científicos de un campo del conocimiento conocido como “astrobotánica” estudian de qué manera los rayos cósmicos y la microgravedad afectan las características biológicas de la planta, para ver cómo podríamos cultivar plantas fuera de nuestro planeta.

¿Qué papel desempeña el OIEA?

  • Junto con la FAO, el OIEA ayuda a los países a desarrollar o aplicar tecnologías relacionadas con el fitomejoramiento por inducción de mutaciones para acelerar los procesos de cultivo de nuevas variedades.
  • Los laboratorios del OIEA en Seibersdorf (Austria) son un centro mundial de mutagénesis nuclear al que los países pueden enviar semillas, esquejes o plántulas para que sean irradiados, y de cuyos expertos pueden recibir orientaciones para mejorar sus métodos de cultivo.
  • La Base de Datos FAO/OIEA sobre Variedades Mutantes publica información sobre las nuevas variedades de las que el OIEA tiene conocimiento, gracias a los datos proporcionados voluntariamente por los diferentes países.
  • El Centro Conjunto FAO/OIEA de Técnicas Nucleares en la Alimentación y la Agricultura investiga tecnologías de vanguardia para mejorar cultivos que se ven afectados por el cambio climático, incluida la diversidad genética inducida por medio de la radiación cósmica.

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