¡Vigor híbrido! Una forma de mejoramiento de especies

José Martín Barreda-Castillo1, Juan L. Monribot-Villanueva2, Noé Velázquez-Rosas1, José A. Guerrero-Analco2* y Rebeca Alicia Menchaca-García1*

Los organismos híbridos son el resultado de la cruza entre dos especies cercanas. Estos pueden presentar mejoras, y por ello ser de mucha utilidad.

Palabras clave: mejoramiento genético, vigor híbrido, vainilla.

¿Alguna vez escuchaste hablar sobre los organismos híbridos? Estos seres son el resultado de la cruza entre dos especies, ya sea de animales como de plantas, y llegan a ocurrir tanto en la naturaleza de manera aparentemente espontánea, como por la acción del hombre. Aunque tú no los conozcas, seguramente los has consumido en tu dieta, ya que muchas plantas actuales de uso alimenticio son producto de hibridación.

Aunque en el siglo pasado se llegó a pensar que la cruza entre dos especies era algo imposible, o incluso se consideraba que, de obtenerse organismos híbridos, estos serían inviables o mostrarían deformidades, hoy en día sabemos que no es así. En animales podemos encontrar algunos ejemplos, como lo son el cebrallo (cruza de cebra y caballo), el ligre (león macho y tigre hembra), tigón (león hembra y tigre macho), grizzly polar (oso pardo y oso polar), entre otros. La producción de animales híbridos es baja si la comparamos con la cantidad de híbridos vegetales, ya que en las plantas se observa una mayor facilidad de cruza entre las especies. Se habla incluso de que una de cada cuatro plantas puede formar híbridos, mientras que en animales solo uno de cada 10. El grupo de plantas que se lleva la corona son las orquídeas (Figura 1), ya que muchas de estas plantas con flores espectaculares son en realidad un producto de hibridación.

Imágenes representativas de vainilla (Vanilla planifolia) y de vainillón (Vanilla pompona)

Fotografías: José Martín Barreda Castillo 

Sin embargo, para poder obtener un hibrido viable, es necesario que las especies parentales (padre y madre) sean evolutivamente cercanas, además de presentar un número de cromosomas similar, por ello es posible obtener un ligre, o la gran variedad de orquídeas híbridas. Por este motivo es que si intentáramos cruzar un perro con un gato, o una orquídea con una palmera, nunca vamos a obtener resultados favorables. Si bien en el pasado se llegó a pensar que los híbridos no serían fértiles al llegar a su etapa adulta, hoy en día se ha visto que estos organismos pueden cruzarse con otros híbridos o con sus mismas especies parentales. Tomemos por ejemplo al ligre, este puede cruzarse con otros ligres, o con leones o tigres, y seguir teniendo descendencia, con una apariencia mayor a la madre. Entre los ejemplos de plantas comerciales importantes, el trigo, el café y el banano son híbridos naturales. 

Al pensar en organismos híbridos, un error común es considerarlos como un sinónimo de un organismo transgénico, cuando en la realidad estos son seres totalmente diferentes. Por un lado, un organismo transgénico es resultado de la manipulación genética, añadiendo o retirando genes sin pasar por el proceso normal sexual, según sea el caso. Un organismo transgénico siempre será resultado de la manipulación del hombre mediante técnicas de laboratorio, mientras que un híbrido solamente es la cruza de dos especies, tanto por acción del hombre, como de manera natural. Los organismos híbridos pueden presentar mejoras respecto a sus especies parentales, lo cual puede ser benéfico para nosotros. Pueden presentar “vigor híbrido”, el cual podemos ver manifestado como seres más grandes, más fuertes, con mayor productividad, o mayor tolerancia a diferentes tipos de condiciones ambientales (temperatura, hidratación, depredación, etc.).

Recientemente, en colaboración entre la Universidad Veracruzana y el Instituto de Ecología A.C., realizamos un estudio con la planta de la vainilla, la cual es una de las orquídeas de mayor importancia económica. La vainilla (Vanilla planifolia) (Figura 1) es la principal especie aromática a nivel mundial para la industria alimentaria y perfumería, pero es susceptible a enfermarse (pudrirse o morir) por la infección de un hongo Fusarium y la falta de agua. En contraste, una especie cercana conocida como “vainillón” (Vanilla pompona) (Figura 1) es resistente a diversas enfermedades y a la sequía, pero no cuenta con la calidad aromática necesaria que sí tiene la primera. Entonces, se cruzaron ambas especies entre sí para la obtención de semillas híbridos, las cuales fueron germinadas mediante técnicas de cultivo in vitro de plantas (Figura 2).

El cultivo in vitro de plantas permitió que las semillas de los híbridos germinaran en un medio con los nutrimentos necesarios y las mejores condiciones ambientales. Para esto, se tomaron las semillas de las vainas (A) y se colocaron en frascos con medio de cultivo esteril para que crecieran (B). Las plantas se desarrollaron en condiciones controladas de temperatura y luz (C).

Imágen: Mauricio Fabian Monribot Villanueva.

 

 Esta estrategia experimental permitió obtener plantas híbridas que presentan características de ambas especies, es decir, combinan la respuesta tolerante al estrés biótico y abiótico del vainillón, así como la calidad aromática de la vainilla. Se obtuvieron dos híbridos, uno en el que el polen venía de la vainilla y otro en el que el polen procedía del vainillón. Ambos híbridos presentaron una mejor respuesta a las condiciones de sequía en comparación a la vainilla (Figura 3), lo cual es sumamente esperanzador como estrategia de conservación de un cultivo tan importante. Los híbridos tuvieron raíces más largas lo que permite una mayor capacidad de captación de agua y también presentaron una menor transpiración, lo que se traduce en menos pérdida de agua. Además, se realizó un estudio químico que permitió identificar que los híbridos presentaron cambios bioquímicos importantes en condiciones de sequía, es decir, produjeron compuestos químicos que les que les permitió tolerar de mejor la falta de agua (Figura 3).

 Las plantas híbridas obtenidas de vainilla y vainillón presentaron cambios físicos y químicos que les permitió resistir a las condiciones de sequía.

Imágen: Mauricio Fabian Monribot Villanueva y José Martín Barreda Castillo.

 

Los resultados completos de este estudio fueron publicados recientemente (ver cita en la referencia). Así como este ejemplo, actualmente se cuenta con el potencial de desarrollar nuevos híbridos en diferentes cultivos de importancia agrícola y cultural, tanto en nuestro país como en el resto del mundo. Por ello, el vigor híbrido es una característica relevante para establecer estrategias de mejoramiento y conservación de cultivos, lo cual resulta muy importante en tiempos de la crisis climática que enfrentamos.

 

Referencia

  • Barreda-Castillo, J. M., Monribot-Villanueva, J. L., Velázquez-Rosas, N., Bayman, P., Guerrero-Analco, J. A. y Menchaca-García, R. A. (2023). Morphological and Physio-Chemical Responses to PEG-Induced Water Stress in Vanilla planifolia and V. pompona Hybrids. International Journal of Molecular Sciences, 24(5), 4690. https://doi.org/10.3390/ijms24054690

 

1Centro de Investigaciones Tropicales, Universidad Veracruzana, Xalapa 91090, Veracruz, México.

2Red de Estudios Moleculares Avanzados, Instituto de Ecología A.C., Clúster Científico y Tecnológico 

BioMimic®, Xalapa 91073, Veracruz, México.

*Correspondencia: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.; Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

 

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