Programa de Biología Molecular de ASD

Introducción

ASD de Costa Rica, S.A. (Agricultural Services & Development), es una compañía de tecnología de palma aceitera cuyos productos principales son semillas certificadas y clones de alto rendimiento, lo cuales son comercializados en las regiones tropicales e intertropicales de Asia, África y América.

ASD tiene 450 hectáreas para experimentos de campo en Coto, Costa Rica y posee una de las más diversas colecciones de germoplasma de palma aceitera en el mundo. Las primeras introducciones de germoplasma se llevaron a cabo en 1928; sin embargo, el programa de mejoramiento genético se intensificó y consolidó a partir de 1975. Los principales logros de este programa han sido el desarrollo de seis variedades comerciales de alto rendimiento, dos variedades para zonas con condiciones extremas y tres variedades de alta densidad.

Hasta la fecha, ASD ha recurrido a los métodos clásicos de mejoramiento, los cuales requieren de extensiones grandes para los experimentos de campo y de periodos largos de tiempo para evaluar el comportamiento de cada nueva generación. Gracias a avances notables en la biología molecular, en la actualidad se usan tecnologías para la identificación de genes y sus funciones, lo cual permite un mejoramiento genético más efectivo y rápido. Por consiguiente, en el año 2006 ASD inició un programa de biología molecular con el objetivo de emplear y desarrollar herramientas de la biología molecular tales como los marcadores genéticos y la secuenciación. Esto permitirá asistir el programa de mejoramiento genético para complementar o eventualmente sustituir en el futuro los métodos de evaluación y selección genotípica. Los diferentes proyectos que ASD contempla para el desarrollo de nuevas variedades con la ayuda de la biología molecular se describen a continuación.

“Gen Compacto” para aumentar la densidad de siembra

Cualquier palma con una lenta tasa de crecimiento del tronco y con hojas cortas es llamada “compacta”. Estas palmas pueden ser plantadas a mayor densidad y permiten la prolongación de la vida económica de la plantación.

En 1966, ASD identificó una palma proveniente de un híbrido (E. oleifera x E. guineensis) polinizado naturalmente con polen de E. guineensis (polinización abierta). A esta palma, (E. oleifera x E. guineensis) x E. guineensis, con tronco y hojas cortas y una composición de ¾ de genes de E. guineensis y ¼ de genes de E. oleifera , se la llamó la palma compacta original (PCO). Se cree que el carácter compacto de la PCO fue adquirido del padre E. oleifera . En este proyecto se pretende asociar los marcadores genéticos con caracteres cuantitativos (QTLs) como el crecimiento compacto mediante el desarrollo de un mapa de ligamiento. Esta identificación permitirá la manipulación de este carácter dentro del germoplasma de ASD. Con el uso de variedades y/o clones compactos, la productividad de aceite por hectárea puede probablemente ser incrementada en más de 30%.

Identificación se los genes de Dura, Ténera Y Pisífera

En palma aceitera existen tres tipos de frutos: dura, tenera y pisífera, los cuales difieren en el grosor de la cáscara y en el contenido de mesocarpo. Las frutas tipo dura tienen cáscara gruesa, mesocarpio delgado y menor contenido de aceite, mientras que las frutas pisífera no tienen cáscara, la mayoría son naturalmente estériles y no tienen importancia económica. Las frutas ténera tienen una cáscara delgada y más mesocarpio que las frutas dura y su contenido de aceite es superior a 25%.

La característica de grosor de la cáscara es gobernada por un par de genes con herencia intermedia. La identificación de palmas dura, tenera y pisífera, con los marcadores genéticos, en la etapa de vivero sin necesidad de esperar cuatro años para verificar el tipo de fruto permitirá sin duda ahorrar tiempo y reducir los costos de investigación.

Gen Virescens para mejorar la eficiencia de la cosecha

Un cambio de color está asociado con la madurez de los frutos de la palma de aceite. Por consiguiente, ese cambio de color es uno de los indicadores normalmente usado por los trabajadores para ayudarse a identificar los racimos maduros durante la cosecha. Sin embargo, este indicador no siempre es adecuado para los racimos con frutos nigrescens (color negro cuando están inmaduros), porque el cambio de color adquirido a la madurez con frecuencia es tenue y apagado, y los cosechadores comúnmente cortan racimos con un grado subóptimo de madurez y menor contenido de aceite.

Una alternativa para mejorar la eficiencia de la cosecha es la creación de variedades con frutas virescens (color verde). Los racimos virescens son de color verde bastante conspicuo cuando están inmaduros y cambian a un color anaranjado intenso brillante cuando maduran, lo cual los hacer fácilmente reconocibles por los cosechadores. Por consiguiente, la opción de materiales de siembra con frutos virescens sería ventajosa para el mercado, porque ello permitiría cosechar racimos con una madurez óptima y mayor contenido de aceite.

Baja dehiscencia en los racimos para reducir perdidas de cosecha

Los frutos de la palma aceitera se desprenden naturalmente cuando maduran. Debido a que el proceso de maduración es gradual y pueden pasar más de 10 días desde que las primeras frutas se desprenden y hasta que las últimas están maduras, es difícil cosechar los racimos en un grado óptimo de madurez. Además, debido a la dehiscencia, se debe colectar los frutos sueltos durante la cosecha, lo cual aumenta los costos significativamente.

Se estima que si los racimos maduraran sin desprendimiento de frutos, la producción de aceite podría incrementarse en un 20 a 25%. En la naturaleza existen algunas palmas mutantes con racimos sin abscisión. En éstas, los frutos no desprenden al madurar, permaneciendo adheridos a las espigas y se pudren en el racimo si este no es cosechado. La genética de esta característica aún no es conocida; sin embargo, ya se han hecho algunos cruces con este tipo de palmas.

El único inconveniente de una variedad sin abscisión es que los cosechadores no tendrían a los frutos sueltos como indicador de madurez. Sin embargo, esto puede ser resuelto fácilmente con la introducción simultánea del gen virescens descrito con anterioridad. ASD ha identificado palmas y familias que tienen racimos con baja o ninguna dehiscencia de frutos maduros (racimos duros). Estas palmas podrían ser clonadas o usadas para transmitir la característica de baja dehiscencia a sus progenies.

Legitimidad de clones

El uso de clones en plantaciones comerciales es una realidad viable debido a los avances en la tecnología de cultivo de tejidos, la cual permite reproducir miles de ramets. Genéticamente, los clones deben ser copias idénticas de las palmas donadoras de tejido (ortets), con el fin de reproducir su potencial genético. La verificación de que los clones poseen la misma carga genética del ortet (huella genética), es importante como garantía en la comercialización de los clones.

Modificación de la composición química del aceite

Debido a que el aceite de palma tiene un alto contenido de ácidos grasos saturados, principalmente ácido palmítico (45-58%), la alteración de su composición para hacer el aceite más líquido e incrementar su contenido de ácido oleico mejorará el valor de este producto. Hay dos formas de lograr este objetivo: i) encontrar palmas que tengan alto contenido de aceite insaturado en las poblaciones de Elaeis guineensis, Elaeis oleifera y sus híbridos, para producir clones o variedades con alto contenido de oleína en su aceite; estas poblaciones pueden estudiarse para encontrar marcadores moleculares asociados a la calidad del aceite. Este sería el primer paso para lograr ii) cambiar la composición del aceite con la ayuda de la ingeniería genética.

Asociaciones genéticas entre las diferentes fuentes de germoplasma

El conocimiento de las distancias genéticas entre el germoplasma de diferentes orígenes puede ser de utilidad para asociar materiales genéticos de origen similar y manipularlos como una población única, para así reducir la cantidad de materiales a evaluar en el proceso de desarrollar y mejorar nuevas variedades. Además, los costos de mantenimiento y toma de datos se reducirían al manejar menos poblaciones.