Agropyron cristatum , la hierba de trigo crestada , hierba de trigo crestada , hierba de trigo crestada de fairway , es una especie de la familia Poaceae . Esta planta se utiliza a menudo como forraje y para el control de la erosión . Es bien conocida como una especie introducida ampliamente distribuida en las praderas de los Estados Unidos y Canadá .
Agropyron cristatum es una de varias especies de gramíneas estrechamente relacionadas conocidas como pasto crestado. No puede hibridarse con sus parientes similares, ya que es una especie diploide , mientras que su pariente más cercano, Agropyron desertorum , es una especie tetraploide. [1] Fue introducido desde Rusia y Siberia a América del Norte en la primera mitad del siglo XX, y ampliamente utilizado para resembrar tierras de cultivo marginales abandonadas que sufrían diversos grados de erosión del suelo y sucesión secundaria. [2] A. cristatum tiene una vida muy larga, con rodales que a menudo permanecen productivos durante 30 años o más. [3]
Agropyron cristatum es una hierba densamente en penacho, con tallos que miden entre 30 y 50 cm de alto en la madurez. Sus vainas son escabrosas o las más bajas pubescentes. Sus láminas tienen hasta 8 mm de ancho y son escabrosas a pubescentes en la parte superior. Sus espigas son planas y miden entre 2 y 7 cm de largo, con espiguillas que miden entre 8 y 15 mm de largo, con 3 a 5 flores, densamente apiñadas y extendidas a ascendentes. Sus glumas miden entre 4 y 6 mm de largo, con aristas en las puntas, y sus lemas miden entre 6 y 8 mm de largo y no tienen aristas o tienen aristas en las puntas. [4]
Agropyron cristatum es conocida, entre otras gramíneas y trigos, por su relativamente alta granivoría. La granivoría, o granívoros, describe la interacción entre animales y semillas. La alta granivoría de Agropyron cristatum indica que los animales se alimentan de las semillas de la planta como su fuente de alimento principal, o incluso exclusiva. Aunque esto plantea inquietudes sobre la capacidad continua de la planta para reproducirse si se consumen todas sus semillas, la alta granivoría de esta especie indica que Agropyron cristatum es una fuente de alimento importante. [5]
Agropyron cristatum se adapta mejor a las condiciones de pastizales secos y se encuentra con mayor frecuencia en tales circunstancias. Prefiere de 23 a 38 cm de precipitación por año, [6] pero puede tolerar más humedad en sitios favorables, extendiendo su rango a condiciones de tundra y taiga [7] y elevaciones de hasta 2000 m sobre el nivel del mar en las porciones meridionales de su área adaptada. [8] Prefiere suelos bien drenados, profundos y arcillosos [9] de textura media y moderadamente gruesa, incluidos los suelos chernozémicos , solonetzicos , regosólicos [10], brunisólicos y luvisólicos . [11] A. cristatum puede tolerar la salinidad en el rango de 5 a 15 mS/cm [12] y prefiere condiciones moderadamente alcalinas. [10] Tiene requisitos de fertilidad bajos a medios. [13] No tolerará inundaciones prolongadas. [1]
Agropyron cristatum es el pasto de trigo crestado más tolerante a la sombra, pero crece mejor en condiciones abiertas. [11] A. cristatum es extremadamente tolerante a la sequía. [14] Logra esta tolerancia a la sequía al comenzar a crecer muy temprano en la temporada y luego permanecer inactivo desde la formación de las semillas hasta el otoño, cuando exhibirá un recrecimiento vegetativo si la humedad es suficiente. [2]
Un estudio reciente ha demostrado que las poblaciones invasoras de Agropyron cristatum se han extendido por la parte superior de los EE. UU., así como por el sur de Canadá, y se ha descubierto que las poblaciones invasoras de Agropyron cristatum tienen una granivoría más alta que los pastizales nativos y mantienen el dominio incluso cuando se reintroducen especies de pastizales nativos. [5] Este estudio actual indicó que el aumento de la granivoría de Agropyron cristatum no contribuyó a su éxito competitivo. El estudio mostró que, aunque se descubrió que A. cristatum tenía una granivoría más alta, después de 2 años la diferencia entre la granivoría de A. cristatum y la de las especies nativas disminuye, y que no hubo una preferencia aparente entre los animales por ninguno de los dos trigos. [5] Por lo tanto, los factores responsables del alto contenido de granívoros de Agropyron cristatum aún son relativamente desconocidos.
Agropyron cristatum es muy tolerante al pastoreo, [8] aunque en condiciones secas las nuevas plantaciones deben protegerse del pastoreo durante al menos dos años ya que las plántulas se desarrollan lentamente. A. cristatum puede resultar dañado por varios hongos, incluidas las royas de las hojas y de las rayas, [10] el moho de la nieve y algunos artrópodos, incluidas las chinches negras de la hierba ( Labops sp.) en plantaciones puras.
Agropyron cristatum se ha utilizado en muchos cultivares seleccionados por sus atributos, que van desde el rendimiento de forraje hasta la tolerancia a la sequía y los tipos de césped que exhibirán grados más pronunciados de hábito de crecimiento rizomatoso. [10] Se ha utilizado y sigue utilizándose ampliamente en actividades de recuperación tanto agrícolas como industriales. [10]
Agropyron cristatum es conocido entre otras gramíneas y trigos por su granivoría relativamente alta. La granivoría describe la interacción entre animales y semillas. La alta granivoría de Agropyron cristatum indica que los animales se alimentan de las semillas de la planta como su fuente de alimento principal, o incluso exclusiva. Aunque esto plantea preocupaciones sobre la capacidad continua de la planta para reproducirse si se consumen todas sus semillas, la alta granivoría de esta especie indica que Agropyron cristatum es una fuente de alimento importante. Se han realizado estudios en busca de la causa del aumento de la granivoría de Agropyron cristatum , pero hasta el momento no se ha demostrado que una granivoría relativa alta sea una característica única de A. cristatum, y en realidad podría atribuirse a factores distintos del genoma de la planta, como las condiciones ambientales. [5]
Un factor prometedor que podría conducir a, y ser responsable del aumento de granívoros en Agropyron cristatum es una cierta diferencia genética encontrada en el cromosoma 6 de plantas con un mayor contenido de granívoros. [15] Las plantas con una translocación en el cromosoma 6P producen trigo de mayor peso y mayor longitud de espiga que las que no tienen la mutación. [15] Agropyron cristatum posee mayor número de macollos, mayor número de floretes y mayor resistencia a varios patógenos como las royas del trigo, el mildiú polvoroso y el virus del enanismo amarillo de la cebada que muchos de sus parientes cercanos del trigo. [15] Se ha utilizado para cruzarse con otras especies de pasto y trigo para transferirles una mayor resistencia a las enfermedades, así como para mejorar sus propiedades como fuente de alimento. [15] Este cruce implica la transferencia de la translocación del cromosoma 6P a la especie con la que se está cruzando. [15] También se ha demostrado que el cromosoma 6P de A. cristatum desempeña un papel importante en la regulación del número de macollos fértiles y posee reguladores positivos y negativos del número de macollos. [16] Se encontró que estos reguladores se encontraban específicamente en los brazos cromosómicos 6PS y 6PL. [16] Los números altos de floretes y el número de granos por espiga están controlados por genes ubicados en el cromosoma 6P de Agropyron cristatum . [17] Los genes de Agropyron cristatum se pueden utilizar para inculcar resistencia foliar en otras especies de trigo. [17] Tres retrocruzamientos entre Agropyron cristatum y Aegilops tauschii producen varias líneas estables y fértiles de Aegilops tauschii que luego tienen resistencia a la roya de la hoja. [17] Además, se ha descubierto que los cultivares de A. cristatum con múltiples espigas son más estables agronómicamente y logran rendimientos más altos que los cultivares con un tipo de espiga grande. [16]
Es una gramínea fácil de establecer por semilla, con altas tasas de germinación y un alto vigor de plántula. [18] También se establece rápidamente en relación con muchas otras gramíneas. [10] En condiciones no irrigadas en áreas con bajas precipitaciones, las gramíneas crestadas son consistentemente algunas de las gramíneas forrajeras domésticas de mayor rendimiento y persistencia, si no las más. Sin embargo, A. cristatum tiene un rendimiento menor, aunque es ligeramente más apetecible, en relación con otras gramíneas crestadas. [7]
El Agropyron cristatum muestra una inmensa resistencia a una amplia gama de condiciones ambientales. El Agropyron cristatum se puede cultivar en temperaturas frías, condiciones de sequía y cantidades relativamente altas de salinidad. [19] También es resistente al enanismo amarillo de la cebada, al virus del mosaico del trigo y a la roya de la hoja, además de tener un alto contenido de proteínas. [19]
Agropyron cristatum es una planta muy competitiva y persistente en áreas más secas, y tiene una capacidad moderada para propagarse por semilla. Como tal, su uso en las comunidades de pastizales naturales restantes y en las zonas adyacentes a ellas dentro de sus áreas adaptadas fuera de su distribución euroasiática nativa ha sido criticado como un factor en la pérdida de biodiversidad de los pastizales naturales , aunque el tema aún se está estudiando. [20] Uno de esos temores es que la emergencia de sus plántulas no disminuya con el tratamiento con herbicidas. [21]
La importancia de Agropyron cristatum a menudo se subestima, ya que la planta no ha sido domesticada para el uso agrícola moderno. La capacidad de Agropyron cristatum para resistir diversas plagas ambientales y biológicas lo convierte en un organismo verdaderamente único y valioso. Estudios recientes destacan la importancia de A. cristatum en el desarrollo agrícola futuro porque exhibe varios rasgos deseables para la mejora del trigo domesticado. [22] Si bien algunos de estos rasgos pueden estar relacionados con la producción de rendimiento del trigo, otros rasgos significativos incluyen genes de resistencia al estrés biótico y abiótico que permiten que A. cristatum crezca de manera competente. La importancia de este conocimiento es que los investigadores pueden usar esta información genética sobre los genes de resistencia al estrés para introducir nuevos rasgos deseables en otras especies de trigo domesticado que ayuden a su crecimiento en entornos hostiles. En última instancia, esto conduce a mejores rendimientos para un mayor consumo humano.
El éxito fenotípico que experimenta Agropyron cristatum se debe principalmente al éxito de su sistema radicular. Estudios recientes muestran cómo el desarrollo de las raíces contribuye a la competitividad de A. cristatum al probar su capacidad para florecer sobre otras formas de vegetación en entornos de pastizales. [23] Estos estudios proporcionan datos sobre cuánto crecen las raíces y cómo se concentra el volumen del suelo con raíces de A. cristatum . [23] [24] Los resultados muestran que A. cristatum normalmente asigna más de su biomasa en sus raíces que en sus brotes en comparación con otras especies de pastizales. La interpretación de estos datos sugiere que debido a que A. cristatum tiene una mejor base, puede competir con otras especies por los recursos. [23] [24] Estos informes brindan información significativa sobre por qué A. cristatum es tan competitiva y por qué el desarrollo de esta especie podría ser un activo valioso para la producción de alimentos como una planta perenne que es muy competitiva con sus raíces. [24] Además de estos datos, nuevas investigaciones implican que los genes que permiten que las raíces superen a la competencia son homogéneos por naturaleza (por lo tanto, se transmiten más fácilmente de generación en generación) y son la razón por la que la especie es tan dominante. [23] Una vez que se identifican estos genes, los agricultores pueden tratar de implementarlos en versiones genéticamente modificadas de especies de trigo para crear una especie de trigo domesticado más duradera y exitosa en nuestro entorno limitado.
Hoy en día, los investigadores pueden anotar genes funcionales importantes que pueden ser valiosos para el uso humano en el campo de la agricultura. Esto se puede lograr utilizando técnicas de secuenciación de próxima generación para analizar transcriptomas y genomas. [22] Los estudios muestran que A. cristatum contiene una abundancia de dominios de familias de proteínas, incluyendo el dominio de unión a nucleótidos-ARC (NB-ARC), dominios AP2, factores de transcripción de la familia Myb (Myb) y proteínas abundantes en embriogénesis tardía (LEA), que son todos genes de resistencia al estrés. [22] Específicamente, las proteínas NB-ARC se ocupan de las resistencias inmunitarias generales, los dominios AP2 se relacionan con la resistencia a las bajas temperaturas y la sequía, las proteínas Myb también ayudan en la resistencia a la sequía pero también ayudan en el estrés por salinidad, y los genes LEA generalmente involucran resistencia a otros estreses abióticos. [22] Con esta información, el siguiente paso es introducir versiones de estos genes deseables en especies domesticadas. Los resultados de un estudio de 2013 muestran los efectos de introducir translocaciones entre esos rasgos deseables de A. cristatum a las especies de trigo modernas. [25] Utilizando el método de translocaciones intergénicas, la investigación muestra que se han completado integraciones exitosas y que esas plantas de hecho también crecen normalmente. [25] Otro método de un estudio exitoso de 2015 implica el uso de hibridación intergénica para introducir genes de resistencia asociados con la roya de la hoja. [26] En resumen, los numerosos genes de resistencia biótica y abiótica que presenta A. cristatum conducen al éxito de la especie que podría y puede aplicarse a la producción de alimentos moderna de las especies domesticadas de trigo.