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Intermedio de finopiro

Thinopyrum intermedium , conocido comúnmente como pasto de trigo intermedio , [1] es una hierba perenne que forma césped en latribu Triticeae de Pooideae nativa de Europa y Asia occidental . [2] Es parte de un grupo de plantas comúnmente llamadas pastos de trigo debido a la similitud de sus cabezas u espigas con el trigo común. Sin embargo, los pastos de trigo generalmente son perennes, mientras que el trigo es anual. Ha ganado el Premio al Mérito del Jardín de la Royal Horticultural Society como ornamental. [3]

Los ensayos con pasto de trigo intermedio, cuyo producto está registrado por el Land Institute como " Kernza ", muestran que puede cultivarse como un cultivo "multifuncional", que produce diversos productos básicos y servicios ecosistémicos . Mientras que las plantas anuales como el maíz tienden a agotar la materia orgánica del suelo y requieren insumos, un grano perenne como el pasto de trigo intermedio puede producir cultivos y al mismo tiempo generar materia orgánica en el suelo . [4] [5]

Sinónimos

Nombres científicos

Se han dado muchos nombres binomiales científicos a la especie Thinopyrum intermedium. Se han descrito múltiples especies o subespecies en función de diferentes morfologías, como si partes de las plantas son pubescentes (es decir, cubiertas de "pelos") o no. Aquí hay una lista parcial de los sinónimos binomiales de Thinopyrum intermedium : [6]

Agropyron aucheri
Agropyron ciliatiflorum
Agropyron gentryi
Agropyron glaucum
Agropiron intermedio
Agropyron podperae
Agropyron pulcherrimum
Agropyron trichophorum
Elymus hispidus
Elytrigia intermedia

Nombres comunes

El pasto de trigo intermedio es el nombre común más utilizado para Thinopyrum intermedium en los Estados Unidos. El nombre "intermedio" probablemente se refiere a la altura de la planta, que generalmente es algo más corta que la T. ponticum conocida con el nombre común de "pasto de trigo alto". [ cita necesaria ]

Triga salvaje es el nombre común que los investigadores del Instituto Rodale le dieron a Thinopyrum intermedium . El nombre pretendía distinguir las variedades de las especies desarrolladas para su uso como cultivo de cereales perennes de los cultivares forrajeros que se identifican con el nombre común de "pasto de trigo intermedio". [7]

Kernza es una marca registrada del Land Institute para los granos procesados ​​de pasto de trigo intermedio. [5]

Origen y distribución

El área de distribución nativa del pasto de trigo intermedio se extiende desde Europa central y sudoriental hasta Asia Menor . Aunque se trajo por primera vez a los Estados Unidos en 1907, la primera introducción exitosa fue desde la región del Cáucaso en 1932. [8] Actualmente, la planta se puede encontrar creciendo de forma silvestre en todo el oeste de los Estados Unidos y el oeste de Canadá . [6] [9]

T. intermedio se adapta mejor a: [6] [ verificación fallida ]

Usos

Forraje

Thinopyrum intermedium se encuentra entre las especies forrajeras más productivas del oeste de los Estados Unidos. Debido a que crece relativamente tarde, se puede cultivar eficazmente en mezcla con alfalfa para aumentar su productividad, longevidad y calidad del forraje. Vuelve a crecer lentamente después del pastoreo o el corte, lo que lo hace más adecuado para un manejo con una sola cosecha por año. [10] Si se necesitan múltiples cosechas por año, otras especies serán más productivas. Si se manejan bien, los rodales pueden persistir hasta por 50 años. [ cita necesaria ]

Hábitat

Hábitat para la vida silvestre : el pasto de trigo intermedio puede ser una excelente fuente de alimento para los animales que pastan y ramonean . Si no se cosecha, la vegetación es un buen hábitat de anidación para algunas aves y aves acuáticas . Generalmente no es una planta invasora y convive bien con especies vegetales nativas. [ cita necesaria ]

Manejo del suelo

El manejo del suelo mediante el control de la erosión y la rehabilitación del suelo son usos adicionales de esta planta. Se establece rápidamente para formar una capa protectora de raíces y rizomas , incluso cuando se planta en suelos degradados por movimientos de tierra o minería . En cinco años, los rodales han producido hasta 7.000 libras por acre (7.800 kg/ha) de masa de raíces secas en las 8 pulgadas (20 cm) superiores del suelo. [10] La intensa producción de raíces mantiene el suelo en su lugar y restaura su fertilidad natural al aumentar el carbono del suelo . [ cita necesaria ]

Grano

Thinopyrum intermedium es un cultivo de cereales perenne . En 1983, el Centro de Investigación Rodale evaluó cerca de 100 especies de pastos perennes para identificar aquellas con buen potencial para convertirse en cultivos de cereales perennes. Se seleccionó el pasto de trigo intermedio como la especie más prometedora por su sabor, facilidad de trilla, tamaño de semilla grande, resistencia a la rotura , resistencia al acame , facilidad de cosecha y crecimiento perenne. [11] El pasto de trigo intermedio es nutricionalmente similar al trigo, y el grano se puede moler hasta convertirlo en harina y usarse para productos alimenticios, incluidos muffins, tortillas, panqueques, galletas saladas, pan, cerveza y whisky. Algunos productos se han comercializado bajo el nombre comercial Kernza . [12]

producción de semillas

Aunque el uso principal de Thinopyrum intermedium es como forraje , la producción de semillas es esencial porque los agricultores y ganaderos continúan estableciendo nuevos rodales plantando la semilla. En 1988, sólo en Saskatchewan se cosecharon más de 500 toneladas métricas (550 toneladas cortas) de semillas , aunque más recientemente la cosecha ha caído a menos de 225 toneladas métricas (248 toneladas cortas) en esa provincia canadiense . [13] El rendimiento promedio de semillas es de aproximadamente 330 libras por acre (370 kg/ha), pero se han logrado rendimientos en finca de hasta 880 libras por acre (990 kg/ha). La semilla generalmente se produce en hileras espaciadas entre 30 y 36 pulgadas (76 a 91 cm). El amplio espacio entre hileras (en relación con los cultivos de cereales como el trigo ) permite rendimientos sostenidos de semillas durante cinco a diez años. Sin espaciamiento y labranza ocasional entre las hileras, los rendimientos disminuyen rápidamente a medida que la población de plantas se vuelve cada vez más densa a través de la expansión de los rizomas . A pesar de esto, algunos todavía consideran que T. intermedium es inferior al trigo, ya que sus semillas son comparativamente pequeñas. [14]

Mejoramiento para la producción de granos.

El pasto de trigo intermedio, Thinopyrum intermedium , se ha hibridado ampliamente con el trigo en un esfuerzo por transferir rasgos como la resistencia a enfermedades o la perenneidad. [15] La transferencia de la resistencia a la roya y al mildiú polvoriento al trigo ha sido de especial interés. [16] Pero los intentos de domesticar directamente la especie para convertirla en un cultivo de cereales no comenzaron hasta que los trabajadores del Centro de Investigación Rodale comenzaron a evaluar las colecciones en 1983. [17] En 1989, después de evaluar 300 colecciones, los trabajadores seleccionaron las veinte mejores basándose en sobre el rendimiento del grano y la calidad de las semillas. Se permitió que las colecciones seleccionadas se intercalaran y se evaluaron 380 progenies entre 1991 y 1994. Las once mejores plantas, más tres de otra evaluación, se intercalaron, provocando el inicio de un segundo ciclo. Las semillas de las mejores plantas del segundo ciclo se entregaron a los científicos del The Land Institute , donde ha continuado la investigación.

En 2001 y 2002, se plantó en The Land Institute semilla del primer y segundo ciclo de mejoramiento del Centro de Investigación Rodale. En el otoño de 2003, se desenterraron y propagaron vegetativamente 1.000 plantas individuales para obtener tres clones de cada planta. Las 3.000 plantas resultantes se trasplantaron aleatoriamente al campo en una cuadrícula de tres pies por tres pies. De esta manera se separaron las diferencias genéticas entre plantas de las influencias ambientales. En 2005, se cosecharon espigas de cada planta y se trillaron para quitar las semillas. Las semillas se contaron y pesaron para determinar el rendimiento por cabeza y el peso por semilla. Las cincuenta plantas con mayor rendimiento y mayor cantidad de semillas fueron seleccionadas para intercalarse en 2004. [ cita necesaria ]

En el otoño de 2004, se plantaron 4.000 progenies para establecer el segundo ciclo de mejoramiento en The Land Institute. En 2008, estas plantas se cosecharon por separado con una guadaña eléctrica y se trillaron en una cosechadora. Nuevamente se seleccionaron las 50 mejores plantas, esta vez en función del rendimiento por cabeza, el tamaño de la semilla, el tamaño corto y la capacidad de trilla libre.

Los métodos de selección descritos anteriormente han aumentado el tamaño de las semillas y el rendimiento entre un 10 y un 18% por ciclo. [18] Pero quizás de mayor importancia haya sido el descubrimiento de dos rasgos mendelianos . El primero es el enanismo, que da como resultado tallos unos 30 centímetros (1 pie 0 pulgadas) más cortos que las plantas de tipo silvestre y hojas cortas y erectas. El segundo es un cambio más sutil en la forma de la cabeza que da como resultado cabezas gruesas y no quebradizas y semillas un poco más grandes. Ambos rasgos parecen estar controlados por genes dominantes.

Todo el proceso mencionado anteriormente se llama selección masiva, que consiste en criar y seleccionar a los mejores individuos para engendrar la siguiente generación. (Sin embargo, la reproducción masiva es un proceso mediante el cual se crean grandes cantidades de individuos genéticamente diversos). Debido a las estructuras similares a las de la hierba de T. intermedium , algunos creen que todavía es necesario domesticarlo tanto como sea posible para que se parezca al trigo. [19]

El hecho de que T. intermedium sea una gramínea perenne es importante con respecto a su uso como grano. La planta persiste y puede cosecharse año tras año, y su domesticación produciría tres meses adicionales de agricultura; sus hojas son más activas en los meses en los que el trigo blando no está activo: de julio a septiembre. A pesar de la promesa, el rendimiento por acre de Thinopyrum intermedium es el 26% del rendimiento del trigo tradicional. Debido a esto, algunos se están esforzando en hibridar el trigo y T. intermedium en lugar de intentar domesticar T. intermedium para obtener un rendimiento más aceptable. [20]

Hibridación con trigo.

T. intermedium se ha hibridado con trigo desde la década de 1940. [21] Esto confiere algunas ventajas. Primero, la hibridación de T. intermedium con trigo transfiere resistencias a hongos y virus a las plantas de trigo domésticas. [21] Sin embargo, no se sabe qué genes específicos protegen contra qué hongos específicos. T. elongatum y T. intermedium imparten un total de cuatro genes de resistencia a la roya de la hoja , mientras que T. intermedium confiere dos genes de resistencia al oídio. [22] Hay evidencia de que T. intermedium también tiene resistencia al virus del mosaico del rayado del trigo , al ácaro Aceria tosichella , a la enana amarilla de la cebada y a otros. [23] Estos genes conferidos al trigo ayudan a aumentar el rendimiento y la resistencia en tiempos de tensión ambiental. En segundo lugar, T. intermedium también tiene genes que mejoran la elaboración de pan cuando se hibrida con trigo blando. Si bien esto puede no parecer una característica importante, un mejor pan puede significar más calorías y alimentar a más personas. Además, el pan que se mantiene fresco por más tiempo puede brindar más oportunidades para que las personas reciban una alimentación adecuada y/o el pan puede transportarse a áreas sin mucho acceso a alimentos. [24]

Estrategias de domesticación

El Land Institute ha estado trabajando para desarrollar híbridos viables de trigo y Thinopyrum intermedium desde 2001, y ha habido varias cepas exitosas que compartieron 14 cromosomas de T. intermedium y 42 cromosomas de trigo. Estos híbridos se desempeñan mejor en cuanto a rendimiento y resistencia que cualquiera de sus padres, pero no pueden generalizarse [ se necesita aclaración ] debido a los cambios [ se necesita aclaración ] del clima en todo el mundo. Además, con estos híbridos se pierde la perenneidad. Esta pérdida de perenneidad es un problema común en los intentos de hibridación. Todas las demás características deseadas están presentes en los híbridos: semillas grandes, buenos rendimientos, etc. Sin embargo, los cruces entre trigo duro y T. intermedium han dado como resultado híbridos que exhiben perenneidad además de otras características deseadas (mayor vigor, resistencia a climas más fríos , buen rendimiento). [25]

Existen tres estrategias generales para la domesticación de T. intermedium con el propósito de crear un cultivo de grano alternativo:

  1. Una estrategia es domesticar T. intermedium mediante reproducción y selección masiva para crear una cepa que imite el tamaño de la semilla y el rendimiento del trigo pero que conserve las resistencias naturales, la robustez y la perennidad de T. intermedium . En otras palabras, esta estrategia le da a T. intermedium características más parecidas al trigo;
  2. Una segunda estrategia es hibridar trigo con T. intermedium para crear una cepa de trigo que imite la resistencia y perenneidad de T. intermedium pero que conserve el tamaño de la semilla y el rendimiento del trigo. En otras palabras, esta segunda estrategia le da al trigo más características similares a T. intermedium . Los investigadores esperan que estas dos estrategias progresen y se encuentren en el medio. [19]
  3. Una tercera estrategia es beneficiarse de lo que sabemos sobre los eventos moleculares que llevaron a la domesticación de pastos evolutivamente relacionados, como el trigo y la cebada. Las mutaciones en los llamados genes de domesticación en ancestros silvestres condujeron a los fenotipos de domesticación que caracterizan a estos cultivos en la actualidad. Si se pueden identificar genes relacionados en T. intermedium, será posible mutarlos mediante nuevas tecnologías de reproducción ( mutagénesis dirigida , edición del genoma ) y de esta manera acelerar la domesticación. [26]

Kernza

Enfermedades y plagas

Las chinches negras de los pastizales pueden ser un problema para el cultivo de Thinopyrum intermedium , ya que pueden causar graves daños a las plantas de pasto de trigo. [27] Una infestación intensa puede reducir la producción de semillas y, junto con condiciones desfavorables, provocar la mortalidad de las plantas. Al alimentarse de las plantas, los insectos destruyen las células y destruyen o eliminan la clorofila, dejando manchas blanquecinas en las hojas de las plantas.

Manejo de enfermedades y plagas.

Thinopyrum intermedium es una planta perenne , lo que significa que los métodos habituales de manejo de enfermedades utilizados para la producción anual de granos podrían no ser aplicables ni eficientes. Además, los herbicidas comunes utilizados en el cultivo anual de cereales no están aprobados para su uso con pasto de trigo intermedio. Por lo tanto, se necesitan diferentes enfoques para interrumpir los ciclos de enfermedades de múltiples patógenos en la producción de granos de Kernza. [28]

La resistencia es un factor importante en el manejo del cultivo de cereales perennes, ya que la resistencia es una defensa que está activa continuamente y no es necesaria la aplicación de sustancias activas durante todo el año. T. intermedium ha mostrado resistencia contra cuatro patógenos principales de los cereales. Se trata de la enfermedad del enanismo amarillo de la cebada y del mosaico rayado del trigo , enfermedades virales que pueden causar una pérdida total del rendimiento sin control y la mancha bronceada causada por el hongo Pyrenophora tritici-repentis y la enfermedad causada por el hongo Gaeumannomyces graminis var. tritici . [29]

Cultivares de Kernza

Las semillas certificadas del material de semilla mejorado están disponibles en las Asociaciones de Mejoramiento de Cultivos o en fuentes comerciales. Los cultivares se diferencian por su zona de origen, sus características de selección y su finalidad. [30]

Valores nutricionales y uso de Kernza.

Kernza contiene valores más altos de proteínas, contenido de cenizas y contenido de fibra dietética en comparación con el trigo. Además, 100 gramos de Kernza cruda proporcionan 1540 kilojulios (368 kcal) de energía alimentaria y son una buena fuente de calcio (120 mg), así como de hierro (5,5 mg). Comparando Kernza con las bayas de trigo blanco [ se necesita aclaración ] , el contenido de calcio es 4,8 veces mayor y los valores de hierro son más del doble. Kernza contiene gluten pero es deficiente en glutenina de alto peso molecular , lo que limita su uso especialmente en repostería. El mayor contenido de grasa en Kernza puede aumentar la rancidez general, pero un mayor contenido de antioxidantes que el del trigo puede ofrecer un efecto protector. [31] [32] Existen productos con Kernza como Honey Toasted Kernza de Cascadian Farms [33] y la cerveza Kernza de Patagonia Provisions.

Prácticas de manejo

Se sabe poco sobre las prácticas de gestión relacionadas específicamente con Kernza. Según la página web oficial de Kernza [34] Kernza ya se está intercalando con leguminosas y en un artículo del StarTribune, se dice que en el Medio Oeste superior de los EE. UU., Kernza debería sembrarse a más tardar el 1 de septiembre para asegurar la raíz. establecimiento antes del invierno. Sin embargo, todavía se están realizando pruebas de campo para examinar las tasas de fertilización con nitrógeno, fósforo y potasio y el momento de aplicación para maximizar el rendimiento de granos y forrajes. [35]

Aclimatación al estrés por frío

Un aspecto importante de la aclimatación al estrés por frío es el aumento de la expresión de los genes reparadores del ADN . [36] En T. intermedium , las condiciones de estrés por congelación se asocian con grandes aumentos en la expresión de dos genes de reparación del ADN (un gen producto de una fotoliasa y el otro, una proteína empleada en la reparación por escisión de nucleótidos ). [36]

Galería

  • Raíces comparadas con las del trigo (a la izquierda en cada mes)
    Raíces comparadas con las del trigo (a la izquierda en cada mes)
  • Cogollos anormalmente gruesos (extremo derecho) en comparación con los de las plantas silvestres
    Cogollos anormalmente gruesos (extremo derecho) en comparación con los de las plantas silvestres
  • Nueva siembra en hileras de 30 pulgadas (760 mm)
    Nueva siembra en hileras de 30 pulgadas (760 mm)
  • Vivero de cría
    Vivero de cría
  • Campo
  • Plantas jóvenes
    Plantas jóvenes
  • Planta enana (izquierda) comparada con una planta estándar (derecha)
    Planta enana (izquierda) comparada con una planta estándar (derecha)
  • Una planta genéticamente enana
    Una planta genéticamente enana
  • Atados en manojos para prepararse para la cosecha y la trilla.
    Atados en manojos para prepararse para la cosecha y la trilla.
  • Cincuenta plantas seleccionadas (2 clones cada una) se cultivan de forma aislada para permitir la interconexión aleatoria.
    Cincuenta plantas seleccionadas (2 clones cada una) se cultivan de forma aislada para permitir la interconexión aleatoria.
  • Las plantas individuales se cosechan y se trillan en una cosechadora.
    Las plantas individuales se cosechan y se trillan en una cosechadora.
  • Introducir una sola planta en una cosechadora para trillar.
    Introducir una sola planta en una cosechadora para trillar.

Referencias

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enlaces externos

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