Existen barreras sexuales entre organismos de diferentes especies y géneros. El hombre puede atravesar estas barreras a través de la polinización (traslado del polen que contiene las gametas masculinas de la planta, hacia la estructura reproductiva femenina). Cuando el hombre aprende a polinizar artificialmente estas plantas y se genera la unión de los gametos, se pueden cultivar los embriones in vitro. Cultivo in vitro de células, tejidos y órganos vegetales. También se cultivan células, tejidos u órganos en medios nutritivos en frascos. Esta técnica acompaña otras técnicas de mejoramiento vegetal. El cultivo in vitro es posible debido a que las plantas tienen una propiedad denominada totipotencialidad celular: toda célula viva e íntegra de una planta, sin importar el grado de especialización alcanzado, es capaz de regenerar una planta entera igual a la original (ver Cuaderno Nº 35 y Nº 56).
Obtención de haploides. Cultivo in vitro de estructuras sexuales haploides que generan organismos haploides que pueden aportar caracteres agronómicos importantes.
Variación somaclonal (cultivo in vitro o a campo): Mediante cultivo de células o tejidos in vitro se pueden generar variaciones.
Ingeniería genética: Las técnicas tradicionales de hibridación mezclaron durante varios años miles y miles de genes y muchas generaciones de plantas con el fin de obtener una característica deseada. La biotecnología acelera este proceso permitiendo a los científicos tomar solamente los genes deseados de una planta, logrando de ese modo los resultados buscados en tan sólo una generación. La ingeniería genética es una herramienta más segura y eficiente para el mejoramiento de especies respecto de las técnicas tradicionales, puesto que elimina gran parte del azar presente en el mejoramiento tradicional. Por otro lado, la biotecnología moderna es una nueva tecnología, en la medida que puede modificar los atributos de los organismos vivientes mediante la introducción de material genético que ha sido trabajado “in vitro” (fuera del organismo).
Esta metodología ofrece tres ventajas fundamentales respecto a las técnicas convencionales de mejora genética basadas en la hibridación:
- Los génes que se van a incorporar pueden provenir de cualquier especie, emparentada o no (por ejemplo, un gen de una bacteria puede incorporarse al genoma de la soja).
- En la planta mejorada genéticamente se puede introducir un único gen nuevo preservando en su descendencia el resto de los génes de la planta original.
- Este proceso de modificación demora mucho menos tiempo que el necesario para el mejoramiento por cruzamiento.
El hombre selecciona las plantas que le ofrecen más ventajas (mejores frutos, mayor crecimiento, mayor resistencia a enfermedades, etc.), y realiza cruzamientos selectivos entre esas variedades para obtener descendencia con mejores rendimientos. Además, desde que es agricultor, el hombre no solo ha seleccionado sino que también ha trasladado especies vegetales de un lugar a otro, a otras condiciones ambientales. Estas variables ambientales también originaron gran diversidad en los vegetales. Por ejemplo, las diferentes coles (brócoli, coliflor, repollo, repollito de Burselas, y otros) son descendientes de una especie original, obtenidas por el hombre mediante selección artificial.
Hibridación (intervarietal, interespecífica, intergenérica):
El hombre realiza cruzamientos no solo entre diferentes variedades de una misma especie, sino también interespecíficos (entre especies) e inclusive intergenéricos (entre diferentes géneros). Estos cruzamientos generan híbridos: mezcla entre dos especies o géneros diferentes pero sexualmente compatibles que da como resultado una descendencia cuya combinación de genes será al azar, diferentes de los progenitores. Esta técnica es una de la que más contribuyó a la diversidad.
Un buen ejemplo chileno de cruzamiento interespecífico es la frutilla, la Fragaria chiloensis, que es un fruto grande, pero no muy sabroso comparado con la Fragaria virginiana, que es más pequeño y lábil, pero mucho más sabroso. Ambos frutos se cruzaron mediante manipulación dirigida y se obtuvo la variante que hoy en día se cultiva en todo el mundo.
Otro ejemplo es el trigo, cuyas variantes originales Einkorn y Spelt, muy antiguas, se cruzaron para obtener el Emmer, un grano más grande, pero poco resistente al ambiente, por lo que se mezcló a su vez con el Goat Grass, mucho más resistente, con lo que se obtuvo el trigo con que hoy se fabrica el pan. Esta variedad tiene el triple de cromosomas que su ancestro inicial.
Ejemplos como la zanahoria, el maíz, la lechuga y el tomate, entre muchos otros, dan cuenta de que tanto fenotípica como genéticamente han sufrido muchas variaciones para llegar a las formas que conocemos actualmente. En el pasado, a diferencia de lo que hoy ocurre, los agricultores no poseían ningún conocimiento de genética, y eran completamente ajenos a lo que es la variabilidad génica o lo que supone una mutación. Sin embargo estaban seleccionando mutantes mediante el filtro selectivo de alguna característica deseada (tamaño, color, sabor, etc.).
Mutagénesis inducida.
Las mutaciones espontáneas son el motor «natural» de la evolución y el medio de que se valen los genetistas para domesticar cultivos y «crear» variedades mejores. Sin mutaciones no habría arroz, maíz o cualquier otro cultivo.
Esta técnica se utiliza desde mediados del siglo XX. A partir del decenio de 1970, el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y la FAO patrocinaron investigaciones sobre la inducción de mutaciones para impulsar el mejoramiento genético de cultivos alimentarios e industriales con el fin de obtener nuevas variedades mejoradas. Por medio del uso de sustancias químicas o radiaciones se inducen mutaciones al azar en el genoma que generan cambios en la planta y luego se selecciona los individuos que presenten las características deseadas, con lo que se imitan de hecho las mutaciones espontáneas y se amplía artificialmente la diversidad genética. Por lo general, la naturaleza exacta de las mutaciones inducidas no ha sido motivo de preocupación, independientemente de si las líneas mutantes se utilizaban directamente o como fuente de nuevas variaciones en programas de cruzamiento.
En el Institute of Radiation Breeding, NIAR de Ibaragi, Japón, existe un invernadero gamma para irradiación crónica de plantas subtropicales que ha permitido mejorías en cuanto a resistencia a enfermedades, calidad, rendimiento y adaptabilidad; y el campo de irradiación gamma Cobalto 60 ha permitido desarrollar más de 3.088 nuevas variedades vegetales, que hoy en día cubren 70% del área de cultivo del mundo con trigo, cebada, avena, arroz, soya, poroto verde, papas, cebollas, cerezas, manzanas y vides.
La aplicación de la mutación inducida al mejoramiento de cultivos ha tenido enormes consecuencias económicas en la agricultura y la producción de alimentos, actualmente valoradas en miles de millones de dólares EE.UU., y se ha traducido en millones de hectáreas de tierra cultivada.
