Mitigando el Cambio Climático: desarrollo de
fríjol tolerante a calor
Por José Polania
Asistente de Investigación CIAT (Centro Internacional de Agrícultura Tropical)
El frijol común (Phaseolus
vulgaris L) es la leguminosa mas importante para la alimentación humana en
el trópico. El frijol es una importante fuente de proteína para más de 400
millones de personas, además, proporciona fibra, carbohidratos, vitaminas y
micronutrientes. Razón por la cual es importante en la seguridad alimentaria y
nutricional entre los consumidores de bajos ingresos. Es cultivado principalmente
por pequeños agricultores de bajos recursos, donde es expuesto a diferentes
tipos de estreses bióticos y abióticos, entre ellos sequía y baja fertilidad
del suelo (Beebe et al., 2012, 2013).
Con el inminente cambio climático, el frijol tiene que afrontar una
nueva limitación, el calor. Esta leguminosa es cultivada actualmente en zonas
donde la temperatura mínima (nocturna) llega hasta los 19 °C, a partir de los
20°C la producción y calidad del grano se ve afectada, hasta el punto de no
tener producción. Según un análisis utilizando 19 modelos climáticos, expertos
concluyen que, con las variedades actuales, el área adecuada para la producción
de fríjol disminuirá hasta en un 50% hacia 2050 por causa del incremento de
temperaturas (Beebe et al., 2011). Noticia no muy alentadora para las personas
que dependen de esta leguminosa para su alimentación. La generación de
variedades de frijol con tolerancia al calor mediante mejoramiento genético, es
una estrategia para poder enfrentar los retos que trae el cambio climático y
poder asegurar la producción y seguridad alimentaria de la población
dependiente de esta leguminosa.
El Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), asumiendo este
nuevo reto, inició
hace algunos años una línea de investigación sobre los efectos del calor en la producción
de frijol usando el mejoramiento genético convencional. En este estudio se plantearon dos objetivos,
el primero fue encontrar genotipos de frijol que soporten condiciones de
temperaturas mínimas superiores a 20 °C y el segundo fue entender qué proceso de la planta es
afectado por el estrés por calor. El grupo de investigación en mejoramiento y
fisiología de frijol del CIAT, liderado por Steve Beebe, identificó en Colombia
localidades donde se presentaban temperaturas nocturnas superiores a los 20°C,
y es allí, donde con la colaboración de la Universidad del Tolima, se
realizaron evaluaciones de campo en la granja experimental de esta Universidad
en el municipio de Armero (Tolima), localidad que presentaba en promedio
temperaturas mínimas superiores a los 22°C (3°C más que el límite actual de
frijol). Igualmente con la colaboración de la Corporación Colombiana de
Investigación Agropecuaria CORPOICA, se hicieron evaluaciones de campo en el
Caribe Colombiano, en la estación experimental Caribia en las inmediaciones de
Santa Marta (Magdalena), localidad que presenta temperaturas nocturnas
superiores a los 23°C (4°C más que el
límite actual de frijol).
Durante dos años consecutivos se realizaron pruebas en campo para
evaluar la respuesta de frijol a condiciones nocturnas de altas temperaturas.
Estas pruebas de campo incluyeron más de 1000 genotipos de frijol entre ellos
líneas avanzadas por tolerancia a sequía y baja fertilidad del programa de
mejoramiento de frijol del CIAT, líneas con un alto contenido de minerales en
semilla (Biofortificado), algunos cultivares comerciales, líneas provenientes
de cruzamientos entre frijol común (P. vulgaris)
y frijol tépari (P. acutifolius),
todas ellas generadas mediante mejoramiento convencional (cruzamiento y selección).
El frijol tépari fue domesticado en clima árido del suroccidente de Estados
Unidos y el norte de México, y es más tolerante a estas condiciones que
cualquier otra leguminosa de grano, ha sido usando como fuente de tolerancia a
sequía y ahora al calor. Sin embargo, producir líneas (semilla) proveniente de
cruzamientos entre P. vulgaris y P. acutifolius es difícil y requiere de
procesos adicionales como el rescate de embriones, trabajo realizado hace
algunos años por el Dr. Alvaro Mejía en CIAT. Con líneas que combinan las dos
especies mencionadas anteriormente, el programa de mejoramiento las usó como progenitores de un
grupo de nuevas líneas, que fueron incluidas en los ensayos de campo.
Los resultados de las evaluaciones de campo, mostraron que alrededor de
30 líneas de las más de 1000 evaluadas, mostraron tolerancia a temperaturas 4°C
grados centígrados por encima de la “zona de comodidad” normal del frijol, con
una producción adecuada de grano. En este grupo de 30 líneas, algunas que
sobresalieron fueron las líneas derivadas de P. acutifolius, indicando la importancia del recurso genético de
esta especie en la adaptación a calor del frijol común. Estos resultados muestran
un panorama muy alentador, ya que confirman la posibilidad de lograr la generación
de nuevas variedades de frijol con tolerancia al calor mediante el uso de
mejoramiento genético tradicional, asegurando la producción de esta leguminosa
en escenarios de cambio climático y la seguridad alimentaria de las comunidades
que dependen de ella. Otro impacto de la generación de estas variedades de frijoles
adaptados a calor, es que se puede expandir la producción a localidades consideradas
cálidas para la siembra de fríjol, en el caso Colombiano, sería el Valle del
Magdalena y la Costa Caribe. La investigación sobre estas nuevas variedades de frijol,
financiada por el Fondo de CGIAR (por sus siglas en inglés, Consultative Group
for International Agricultural Research) y documentada en un informe reciente (Developing
Beans that Can Beat the Heat, http://ciat-library.ciat.cgiar.org/articulos_ciat/biblioteca/DEVELOPING_BEANS_THAT_CAN_BEAT_THE_HEAT_lowres%20(2).pdf),
representa una importante contribución a los Programas de Investigación de
CGIAR sobre Leguminosas de Grano y sobre Cambio Climático, Agricultura y
Seguridad Alimentaria.
¿Cómo
responde la planta a estas condiciones de altas temperaturas? las observaciones
durante dos años en campo, trabajo doctoral de Nestor Chaves en CIAT, indican
que el desarrollo vegetativo de la planta no se ve afectado, tiende a
incrementarse; pero es la fase reproductiva y la de llenado de grano que se ven
afectadas por estrés por calor. Un factor importante es la viabilidad de polen,
se observó que los genotipos con tolerancia a calor eran aquellos que presentaban
una alta viabilidad de polen, indispensable para la fecundación y posterior
formación de grano, mientras el polen de los genotipos susceptibles presentaba
muy baja viabilidad dificultando la polinización, y como consecuencia la
formación de grano (Figura 1).
Figura 1. Efecto de altas temperaturas sobre la viabilidad de polen en
un genotipo de frijol susceptible al calor a la izquierda, y uno tolerante al
calor a la derecha (Foto Nestor Chaves – CIAT, Trabajo doctoral U. Nacional de
Colombia).
Los genotipos de frijol tolerantes al calor, estarían combinando varias características
que le confieren dicha tolerancia, entre ellas un sistema de raíces vigoroso
que les ayuda a una mejor extracción de agua para mantener adecuada tasa de
transpiración y ejercer un efecto de refrigeración, combinado con una mayor
viabilidad de polen, y una mejor movilización de las reservas de carbono
acumuladas en la biomasa aérea a la formación de vaina y llenado de grano. La
investigación en el CIAT continúa con la evaluación de más genotipos con
tolerancia al calor, nuevos cruzamientos y con la identificación de
características fisiológicas que estén relacionadas con dicha adaptación a este
estrés.
En el anuncio al público realizado por el CIAT sobre frijol tolerante al
calor (http://www.ciatnews.cgiar.org/2015/03/24/beans-that-can-beat-the-heat/),
también es de resaltar que entre el grupo de líneas identificadas por el Dr. Beebe
y su equipo como tolerantes al calor, algunas de ellas también han sido
sometidas a mejoramiento genético para aumentar su contenido de hierro en grano.
Las deficiencias de este micronutriente esencial, afecta a niños en edad
preescolar en los países en desarrollo, lo que los hace susceptibles a la
anemia, y pone en riesgo su crecimiento y su desarrollo cognitivo (http://ciatblogs.cgiar.org/agrobiodiversidad/centroamerica-y-caribe-colombiano-motores-para-nuevas-variedades-de-frijoles-biofortificados/).
En conclusión, es posible desarrollar nuevas variedades de frijol haciendo uso
del acervo genético del genero Phaseolus
tolerantes a estrés por calor mediante mejoramiento genético tradicional.
Igualmente, estas líneas desarrolladas pueden combinar otras características,
como mejor calidad nutricional (alto contenido de hierro en el grano) y
tolerancia a otros factores tanto bióticos como abióticos, haciendo este tipo
de estudios muy valiosos, pues pueden aportar avances importantes para combatir
la desnutrición por falta de micronutrientes en poblaciones de bajos recursos,
mientras generan variedades adaptables a los nuevos retos del ambiente.
Referencias
Beebe, S.,
Ramirez, J., Jarvis, A., Rao, I. M., Mosquera, G., Bueno, J. M., & Blair,
M. W. (2011). Genetic improvement of common beans and the challenges of climate
change. Crop adaptation to climate change (Yadav SS, Redden RJ, Hatfield JL,
Lotze-Campen H and Hall AE. eds.). John Wiley & Sons, Ltd., Published by
Blackwell Publishing Ltd, Richmond, Australia, 356-369.
Beebe, S.E.,
2012. Common bean breeding in the tropics. Plant Breeding Reviews 36, 357–426.
Beebe, S.E.,
Rao, I.M., Blair, M.W., Acosta-Gallegos, J.A., 2013. Phenotyping common beans
for adaptation to drought. Front Physiol 4.
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