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Información para Productores y Semilleros

 
 

SEEDnews / La revista internacional de semillas

La complejidad de los materiales híbridos

 

Silmar T. Peske
Claudio de Miranda Peixoto y Luiz Anderson de Matos

El material híbrido de cualquier especie es el resultante de programas de mejoramiento genético vegetal bien establecido y utilizado para muchos cultivos, ya sean cereales, leguminosas, hortalizas u ornamentales. Desde su introducción hace casi 100 años, los materiales híbridos están siendo utilizados de manera creciente en términos globales.

En el Brasil, el maíz, sorgo, girasol, soya, algodón y el arroz están
entre los cultivos más importantes en términos de superficie sembrada. Sin embargo, muchas hortalizas se producen también a través del uso de semillas híbridas, como el tomate por ejemplo. Por otro lado, en el Reino Unido, la betarraga, maíz, forrajeras y hortalizas son los cultivos que representan el mayor uso de materiales híbridos a partir de semillas F1. Otros materiales híbridos están incidiendo también en un importante sector del mercado, como la canola y la cebada de invierno, así como nuevas variedades de trigo híbrido que han sido recientemente introducidas.

El desarrollo de los materiales híbridos ha sido uno de los principales factores para un significativo aumento en la
productividad global de los cultivos. Ese avance se logró a través de la selección y combinación de dos líneas parentales puras, formando el vigor híbrido. Este impulso al desempeño combinando al mejor rendimiento, calidad y caracteres de interés agronómico y comercial de cada parental es el resultante del vigor híbrido.

Producción de Semillas Híbridas

Para la producción de un material híbrido se utilizan dos materiales donde uno de ellos servirá como hembra y el otro como macho o padre. Por regla general, la línea usada como macho tiene como característica principal la producción de polen en mayor volumen y tiempo. Y la línea usada como hembra tiene como objetivo la mayor productividad de la semilla.


Para la producción de híbridos simples se utilizan dos líneas puras o linajes. Es el cruzamiento de estos dos linajes que da como origen un híbrido simple. En el caso del híbrido triple, el cruzamiento se da a través de un linaje y un híbrido simple, donde el linaje se usa como macho y el híbrido simple como hembra, pues el híbrido simple como hembra presenta mayor productividad en semillas. En el caso de híbridos dobles, se utilizan dos híbridos simples. Los linajes o parentales son genéticamente uniformes y cuidadosamente seleccionados por el fitomejorador en ensayos durante varios años para identificar la mejor combinación genética.

En el material que servirá como hembra se debe retirar la parte masculina, ya sea la flor o, en otro lugar de la planta como el maíz, en el que se retira la espiga de forma manual o mecánica. Otra posibilidad para la producción de semillas híbridas es utilizar, cuando sea posible, la esterilidad del macho (no hay formación de la parte masculina en la flor) en la planta que servirá como padre. Este proceso es mejor pues economiza la mano de obra para retirar la parte masculina de las plantas (emasculación), la misma que debe realizarse con sol y/o con lluvia.

La emasculación, además de ardua y precisa, es un proceso caro pues los trabajadores deben entrar al cultivo más de una vez para retirar la espiga, pues se debe plantear como meta el retiro del 100% de las espigas antes de que los granos de polen en las espigas polinicen los estigmas (estructura femenina). En caso de que la polinización se presente antes del retiro de las espigas, el campo estará contaminado, es decir, inhabilitado para la producción de semillas pues el producto cosechado será una generación F2, es decir, una generación obtenida de la auto-fecundación (polen de líneas hembras polinizando estigmas de los propios linajes hembras) y no como debería ser, producto de la polinización cruzada entre el polen de las líneas macho y los estigmas de las líneas hembra.

En el proceso de producción del híbrido en campo, lo que se cosecha para semilla es la producción proveniente de la planta hembra o madre, mientras que el material que sirvió como padre es generalmente descartado tan pronto ocurre la polinización. De ese modo, para facilitar la polinización la cosecha de las semillas, la siembra se realiza en líneas o franjas en una relación de dos a cuatro líneas de hembras por una de machos. Esta relación puede variar de acuerdo al híbrido, de la misma forma que la diferencia de época de siembra existente entre las líneas macho y hembra.

Para una correcta polinización es necesario que el polen maduro salga de las anteras de los linajes macho y encuentre los estigmas de los linajes hembras. Una vez alcanzados los estigmas, el polen circula a lo largo de dicho estigma para que más tarde ocurra el proceso de polinización y, posteriormente, la fecundación. Además de tal coincidencia, se requiere que las condiciones ambientales permitan que este polen se desplace a lo largo del estigma. Días excesivamente calientes y secos perjudican este desplazamiento y por lo tanto, la polinización y, en consecuencia, la fecundación.

Para que ocurra esta coincidencia entre la caída del polen y la receptividad de los estigmas es necesario que las líneas hembra y macho se siembren de tal forma que favorezcan esta simultaneidad. Para ello, se requieren estudios con el fin de determinar con precisión esas fases en cada uno de los linajes utilizados. Esas fases del desarrollo en cada linaje se miden en unidades de calor y no en días. El maíz tiene todas sus fases de desarrollo determinadas por la acumulación del calor diario. De manera simple, el maíz acumula tod el calor por encima de 10ºC en forma de unidades de calor. Como las temperaturas promedio oscilan en función del día, la región, época de siembra, etc., la manera correcta y precisa es detereminar en unidades de calor y no en días.

El resultado del cruzamiento de dos líneas puras será un material híbrido. La semilla resultante es conocida como semilla híbrida F1, las mismas que poseen el mismo contenido genético, es decir, se tendrá una población homogénea en la que todas las plantas son iguales.

Las plantas provenientes de un híbrido F1 son homogéneas y heterocigotos, aunque no son estables.

Esto quiere decir que en caso de que el agricultor desee guardar su semilla propia generación F2 (auto-fecundación) y utilizarla en su próxima siembra, las plantas resultantes serán bastante diferentes unas de otras, implicando diversos inconvenientes como una reducción drástica en la productividad, merma en la resistencia a insectos, enfermedades, maduración desuniforme, calidad industrial y estatura diferentes, etc.

En el programa de producción de semillas híbridas comerciales es necesario que se produzcan con anterior semillas de las líneas parentales, lo que implica costos elevados, alta tecnología y condiciones específicas. En el caso de la producción de F1, sea ésta con emasculación física de la flor masculina, la producción de las líneas parentales se facilita pues involucra solamente cuidados como el aislamiento para la producción de semillas. Sin embargo, cuando se utiliza la macho-esterilidad, el proceso es más complicado pues la madre es macho-estéril y no posibilita la autofecundación para mantener la homocigosis. De ese modo, el problema es producir las semillas de la línea parental que servirá como madre, lo que se consigue a través de otra línea pura que servirá como padre, aunque no restaurará la fertilidad. Esa línea pura es el gran secreto de las empresas que se guarda bajo siete llaves.

Resumiendo, el proceso de producción de híbridos no ocurre rápidamente en la naturaleza; la producción de semillas híbridas debe realizarse en cada temporada para preservar su contenido genético.

Los materiales F1 (híbridos) llevan en promedio entre 8 a 10 años para desarrollarse y debe ser probados y controlados en diferentes zonas, diferentes épocas de siembra y condiciones de manejo por dos años para determinar el valor del cultivo y su uso (VCU). Posteriormente, deben ser registrados en el Servicio Nacional de Protección de Variedades (SNPC); con ello, estarán acreditados para registrar los campos semilleros y para participar en la zonificación agrícola comercial del Ministerio de Agricultura.

El proceso de selección y producción de semillas híbridas es lento y oneroso y debe realizarse en cada nueva generación. Sin embargo, el desempeño de esas semillas es superior al de una variedad homocigótica cuya magnitud varía según las especias y tipos de híbridos. Para el maíz por ejemplo, las ganancias en productividad son extraordinarias, pudiendo ser superiores al 100% para híbridos simples en relación a una variedad convencional, mientras que para el arroz híbrido esas ganancias pueden alcanzar un 30%. Es evidente que el costo de la semilla híbrida es superior al de una variedad convencional, por ello su tasa de retorno es considerablemente superior compensando con sobrantes y el costo de la semilla. Actualmente, las semillas híbridas de maíz, consideradas de alta tecnología, participan con alrededor del 11 al 13% del costo total del cultivo. Esa baja participación dentro del costo total se explica por el hecho de que la mayoría de los costos en un cultivo son fijos y no dependen del nivel tecnológico del mismo.

La Segregación
Los hijos de los híbridos F1 son llamados F2, los que pierden el vigor híbrido produciendo una población segregante abarcando toda la variación genética de los parentales originales y sin las combinaciones del gen dominante que fueron la base del desempeño del híbrido original. La variación de la población F2 es tan grande que para estudios de marcadores moleculares que necesitan del mapeo de genes, esos estudios pasan necesariamente por poblaciones F2 para caracterizar mejor un determinado atributo. Así, simplemente no existe una base económica o agronómica para la utilización de semilla propia de un híbrido F1 por el agricultor para ninguna especie que se multiplique sexualmente.

Si un material híbrido se siembra nuevamente como semilla propia no producirá plantas con desempeño similar al parental híbrido debido a la regresión genética y a la segregación. El cultivo resultante de un híbrido de segunda generación F2 perderá heterosis y su desempeño esperado será mucho menor. Además, el cultivo no se parecerá ala variedad original ni botánicamente ni en su desempeño y carácter. Un híbrido F1 no se reproduce fielmente en su generación F2. De ese modo, por razones técnicas y comerciales, los híbridos no se restablecen como semilla propia por no existir prácticamente una base económica o agronómica para ello.

Derechos de los Fitomejoradores
El uso de semilla propia de un híbrido no está permitido sin el consentimiento de su obtentor, en el caso de los países que han adoptado la convención de la UPOV de 1981. En los países que adoptaron la convención UPOV de 1978, como es el caso del Brasil, la producción y comercialización de semillas no autorizadas por el obtentor están prohibidas. Las variedades protegidas por la Ley de Protección de Variedades solo pueden ser multiplicadas por el agricultor para uso propio en sus propiedades, pero sin embargo, deberán registrar su campo de producción en el Ministerio de Agricultura por medio de una declaración donde deberá comprobarse el origen de las semillas mediante nota fiscal de compra; determinar la zona de multiplicación / beneficiamiento y volumen, que deberán ser compatibles con la especie y tasa de siembra de la variedad registrada en el SNPC; además de declarar un estimado de la superficie a sembrar con esa semilla en la próxima campaña y tener autorización del obtentor de la variedad. Esas informaciones puede ser monitoreadas y comparadas para evitar que semillas de uso propio sean producidas en exceso y comercializadas, lo que está prohibido por Ley y, en este caso, se caracteriza como “piratería”.

En el caso de especies no protegidas, la Ley de Semillas puede también ser aplicada. En caso de que un agricultor o cualquier otra persona siembre dos híbridos diferentes para cruzar entre sí, incluso para uso propio, estará cayendo en la ilegalidad para la Ley de Semillas. El resultante de ese cruzamiento será un nuevo producto que no fue probado ni controlado su Valor de Cultivo y Uso (VCU); no obtuvo su registro en el SNPC; y por lo tanto, no puede contar con su campo registrado para la producción de semillas, estando en discordancia con dicha ley de semillas. Por ello se enfatiza que, además de la ilegalidad, están las pérdidas cuantitativas y cualitativas.

Desempeño y Calidad
En el Brasil existe un arroz híbrido exitoso en el que el F1 es resistente a un herbicida total que es muy utilizado para combatir una maleza llamada arroz rojo, pues aplicando el herbicida, éste mata todas las hierbas dañinas y tipos de arroz, excepto el arroz híbrido F1. Ocurre que en F2, es decir en sus hijos, esto no se presenta pues como uno de los padres para la formación del híbrido F1 no es resistente al herbicida, se da una gran segregación con un alto porcentaje de plantas susceptibles al herbicida – cerca del 25% de la población de plantas serán susceptibles al herbicida total, es decir, morirán después de la aplicación. La segregación también afecta a la calidad industrial con efectos en el rendimiento de granos enteros, yesosos, entre otros.

Otro ejemplo bastante actual son los materiales Bt en maíz y algodón, es decir, aquellos que son resistentes al ataque de algunos tipos de insectos. En F1, los materiales son resistentes representando grandes beneficios para el agricultor; sin embargo, en F2, debido a la segregación, por lo menos el 25% de la población será susceptible al ataque de insectos.

En el caso de la colza híbrida, la semilla propia F2 puede presentar problemas de calidad y maduración, resultando en un tenor de glucosinolatos variable y problemas con semilla rojas o inmaduras en el momento de la cosecha. Después de la campaña de 203, las industrias europeas aceptarán solamente producto proveniente de híbridos de colza registrados con un tenor de glucosinolatos de 18 μmol o inferior. Los cultivos deben haber sido establecidos a partir de semillas certificadas de variedades híbridas. La colza producida a partir de semilla propia de un material híbrido no será aceptada por la industria.

Cultivos producidos a partir de semillas híbridas ofrecen beneficios significativos en términos de aumento de rendimiento, desempeño agronómico y consistencia de la utilización final de su calidad. Esto se debe al “vigor híbrido” derivado en una única campaña agrícola por la combinación de dos líneas parentales cuidadosamente seleccionadas. Sin embargo, los intentos de variedades híbridas propias resultarán en poblaciones segregantes, produciendo descendientes altamente variables que conducen a la reducción del rendimiento, resistencia a enfermedades, insectos, herbicidas y calidad. Como se ha fundamentado, no tiene sentido económico o agronómico el uso de semilla propia de un híbrido F1. Independientemente de ello, sin el permiso del obtentor es ilegal producir semilla propia de híbridos.

 

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