El fitomejoramiento comenzó con la agricultura sedentaria , en particular la domesticación de las primeras plantas agrícolas , una práctica que se estima que data de hace entre 9.000 y 11.000 años. Inicialmente, los primeros agricultores humanos seleccionaron plantas alimenticias con características deseables particulares y las usaron como fuente de semillas para las generaciones posteriores, lo que resultó en una acumulación de características a lo largo del tiempo. Sin embargo, con el tiempo, comenzaron los experimentos con hibridación deliberada, cuya ciencia y comprensión se mejoraron enormemente gracias al trabajo de Gregor Mendel . El trabajo de Mendel finalmente condujo a la nueva ciencia de la genética . El fitomejoramiento moderno es genética aplicada, pero su base científica es más amplia y abarca la biología molecular , la citología , la sistemática , la fisiología , la patología , la entomología , la química y la estadística ( biometría ). También ha desarrollado su propia tecnología. Los esfuerzos de fitomejoramiento se dividen en varios hitos históricos diferentes.
La domesticación de plantas es un proceso de selección artificial llevado a cabo por los seres humanos para producir plantas que tengan rasgos más deseables que las plantas silvestres, y que las hace dependientes de entornos artificiales, generalmente mejorados, para su existencia continua. Se estima que la práctica se remonta a entre 9.000 y 11.000 años. Muchos cultivos en el cultivo actual son el resultado de la domesticación en tiempos antiguos, hace unos 5.000 años en el Viejo Mundo y hace 3.000 años en el Nuevo Mundo . En el período Neolítico , la domesticación tomó un mínimo de 1.000 años y un máximo de 7.000 años. Hoy en día, todos los principales cultivos alimentarios provienen de variedades domesticadas. Casi todas las plantas domesticadas que se utilizan hoy en día para la alimentación y la agricultura fueron domesticadas en los centros de origen . En estos centros todavía hay una gran diversidad de plantas silvestres estrechamente relacionadas, los llamados parientes silvestres de los cultivos , que también pueden usarse para mejorar los cultivares modernos mediante el fitomejoramiento.
Una planta cuyo origen o selección se debe principalmente a la actividad humana intencional se denomina cultigen , y una especie cultivada que ha evolucionado a partir de poblaciones silvestres debido a presiones selectivas de los agricultores tradicionales se denomina raza local . Las razas locales, que pueden ser el resultado de fuerzas naturales o de la domesticación, son plantas o animales que se adaptan a una región o un entorno en particular.
En algunos casos, como el del arroz , se domesticaron diferentes subespecies en diferentes regiones: Oryza sativa subespecie indica se domesticó en el sur de Asia , mientras que Oryza sativa subespecie japonica se desarrolló en China .
Para más información sobre los mecanismos de domesticación, véase Híbrido (biología) .
Los seres humanos han comerciado con plantas útiles de tierras lejanas durante siglos, y se han enviado cazadores de plantas para traer plantas de regreso para su cultivo. La agricultura humana ha tenido dos resultados importantes: las plantas más favorecidas por los seres humanos llegaron a cultivarse en muchos lugares y (2) los jardines y las granjas han proporcionado algunas oportunidades para que las plantas se crucen, algo que no habría sido posible para sus ancestros salvajes. La llegada de Colón a América en 1492 desencadenó una transferencia sin precedentes de recursos vegetales entre Europa y el Nuevo Mundo .
Thomas Fairchild (1667 - 10 de octubre de 1729) fue un jardinero inglés, "el viverista más importante de su época", que trabajaba en Londres. [1] Mantuvo correspondencia con Carl Linnæus y ayudó con experimentos a establecer la existencia del sexo en las plantas . En 1716-17 (el cruce se realizó en el verano de 1716, la nueva planta apareció la primavera siguiente) fue la primera persona [ dudoso - discutir ] en producir científicamente [ aclaración necesaria ] un híbrido artificial , Dianthus caryophyllus barbatus , conocido como "Mula de Fairchild", un cruce entre un clavel y un clavel rosa . [2] [3]
Los experimentos de Gregor Mendel con la hibridación de plantas dieron lugar a sus leyes de la herencia . Este trabajo se hizo muy conocido en la década de 1900 y formó la base de la nueva ciencia de la genética , que estimuló la investigación de muchos científicos dedicados a mejorar la producción de cultivos mediante el fitomejoramiento.
Sin embargo, a partir de finales del siglo XIX comenzaron a surgir empresas de fitomejoramiento comercial que tuvieron éxito . En la década de 1890, John Garton, uno de los primeros en polinizar plantas agrícolas y comercializar las variedades recién creadas, fundó Gartons Agricultural Plant Breeders en Inglaterra. Comenzó a experimentar con la polinización cruzada artificial, primero de plantas de cereales, luego de especies herbáceas y cultivos de raíces, y desarrolló técnicas de amplio alcance en el fitomejoramiento. [4] [5] [6]
William Farrer revolucionó el cultivo de trigo en Australia con la liberación generalizada en 1903 de la cepa de trigo "Federación" resistente a los hongos, que se desarrolló como resultado de su trabajo de mejoramiento de plantas durante un período de veinte años utilizando las teorías de Mendel. [7] [8]
Desde 1904 hasta la Segunda Guerra Mundial en Italia , Nazareno Strampelli creó una serie de híbridos de trigo. Su trabajo permitió a Italia aumentar la producción de cultivos durante la llamada " Batalla por los cereales " (1925-1940) y algunas variedades se exportaron a países extranjeros, como Argentina, México y China. El trabajo de Strampelli sentó las bases para Norman Borlaug y la Revolución Verde .
En 1908, George Harrison Shull describió la heterosis , también conocida como vigor híbrido. La heterosis describe la tendencia de la progenie de un cruce específico a superar a ambos progenitores. La detección de la utilidad de la heterosis para el mejoramiento de plantas ha llevado al desarrollo de líneas endogámicas que revelan una ventaja de rendimiento heterótico cuando se cruzan. El maíz fue la primera especie en la que se utilizó ampliamente la heterosis para producir híbridos.
En la década de 1920, se desarrollaron métodos estadísticos para analizar la acción de los genes y distinguir la variación hereditaria de la variación causada por el medio ambiente. En 1933, Marcus Morton Rhoades describió otra técnica de mejoramiento importante, la esterilidad masculina citoplasmática (CMS), desarrollada en el maíz . La CMS es un rasgo heredado de la madre que hace que la planta produzca polen estéril. Esto permite la producción de híbridos sin la necesidad de un despanojado laborioso .
Estas primeras técnicas de mejoramiento dieron como resultado un gran aumento de los rendimientos en los Estados Unidos a principios del siglo XX. No se produjeron aumentos de rendimiento similares en ningún otro lugar hasta después de la Segunda Guerra Mundial ; la Revolución Verde aumentó la producción de cultivos en el mundo en desarrollo en la década de 1960. Esta notable mejora se basó en tres cultivos esenciales. Primero vino el desarrollo del maíz híbrido, luego el " trigo semienano " de alto rendimiento y sensible a los insumos (por el cual el mejorador del CIMMYT NE Borlaug recibió el premio Nobel de la Paz en 1970), y en tercer lugar vinieron los cultivares de "arroz de estatura baja" de alto rendimiento. [9] Se lograron mejoras igualmente notables en otros cultivos como el sorgo y la alfalfa .
La investigación intensiva en genética molecular ha llevado al desarrollo de la tecnología del ADN recombinante (popularmente llamada ingeniería genética ). El avance en las técnicas biotecnológicas ha abierto muchas posibilidades para el mejoramiento de cultivos. Así, mientras que la genética mendeliana permitió a los fitomejoradores realizar transformaciones genéticas en unos pocos cultivos, la genética molecular ha proporcionado la clave tanto para la manipulación de la estructura genética interna como para la "elaboración" de nuevos cultivares de acuerdo con un plan predeterminado.
La mayoría de los enfoques para la mejora de los cultivos, incluyendo la cría convencional, la modificación del genoma y la edición de genes, se basan principalmente en los procesos fundamentales de reparación y recombinación del ADN . [10] Nuestra comprensión actual de los mecanismos de reparación y recombinación del ADN en las plantas se derivó en gran medida de estudios previos en procariotas , levaduras y animales, de modo que nuestro conocimiento actual sigue arraigado en esta historia. [10] Este enfoque ha dado lugar a lagunas en nuestra comprensión de los procesos básicos de reparación y recombinación del ADN en las plantas, de modo que un mayor progreso en esta área de la investigación vegetal debería contribuir a una mejora significativa de los cultivos.
programa de mejoramiento vegetal, Gartons Limited lanzó cinco cultivares de colinabo y tres cultivares de nabo en 1900.