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Trigo

El trigo es una hierba ampliamente cultivada por su semilla , un grano de cereal que es un alimento básico en todo el mundo . Las numerosas especies de trigo juntas forman el género Triticum ( / ˈ t r ɪ t ɪ k ə m / ); [3] el más cultivado es el trigo blando ( T. aestivum ). El registro arqueológico sugiere que el trigo se cultivó por primera vez en las regiones del Creciente Fértil alrededor del 9600 a.C. Botánicamente, el grano de trigo es una cariopsis , un tipo de fruto .

El trigo se cultiva en más superficie que cualquier otro cultivo alimentario (220,7 millones de hectáreas o 545 millones de acres en 2021). El comercio mundial de trigo es mayor que el de todos los demás cultivos combinados. En 2021, la producción mundial de trigo fue de 771 millones de toneladas (850 millones de toneladas cortas), lo que lo convierte en el segundo cereal más producido después del maíz (conocido como maíz en EE. UU. y Australia; al trigo a menudo se le llama maíz en otros países). Desde 1960, la producción mundial de trigo y otros cereales se ha triplicado y se espera que siga creciendo hasta mediados del siglo XXI. La demanda mundial de trigo está aumentando debido a la utilidad del gluten para la industria alimentaria.

El trigo es una fuente importante de carbohidratos . A nivel mundial, es la principal fuente de proteínas vegetales en la alimentación humana, con un contenido de proteína de alrededor del 13%, que es relativamente alto en comparación con otros cereales importantes, pero relativamente bajo en calidad de proteína (que suministra aminoácidos esenciales ). Cuando se consume como grano entero , el trigo es una fuente de múltiples nutrientes y fibra dietética . En una pequeña parte de la población general, el gluten, que constituye la mayor parte de la proteína del trigo, puede desencadenar la enfermedad celíaca , la sensibilidad al gluten no celíaca , la ataxia del gluten y la dermatitis herpetiforme .

Descripción

Una planta; B mazorca de maíz madura; 1 espiguilla antes de la floración; 2 iguales, florecientes y extendidas, agrandadas; 3 flores con glumas ; 4 estambres 5 polen ; 6 y 7 ovarios con escamas de jugo; 8 y 9 partes de la cicatriz; 10 cáscaras de frutas; 11, 12, 13 semillas, de tamaño natural y agrandadas; 14 el mismo corte, ampliado.

El trigo es una hierba robusta de altura media a alta. Su tallo es articulado y suele ser hueco, formando una pajita. Puede haber muchos tallos en una planta. Tiene hojas largas y estrechas, cuyas bases envuelven el tallo, una encima de cada articulación. En la parte superior del tallo se encuentra la cabeza floral, que contiene entre 20 y 100 flores. Cada flor contiene partes masculinas y femeninas. La flor, que es polinizada por el viento , está alojada en un par de pequeñas glumas parecidas a hojas . Los dos estambres (masculinos) y los estigmas (femeninos) sobresalen fuera de las glumas. Las flores se agrupan en espiguillas , cada una con entre dos y seis flores. Cada carpelo fertilizado se convierte en un grano o baya de trigo; Botánicamente es una fruta, a menudo se la llama semilla. Los granos maduran hasta adquirir un color amarillo dorado; una espiga de grano se llama espiga. [4]

Las hojas emergen del meristemo apical del brote de forma telescópica hasta la transición a la reproducción, es decir, la floración. [5] La última hoja producida por una planta de trigo se conoce como hoja bandera. Es más densa y tiene una tasa fotosintética más alta que otras hojas, para suministrar carbohidratos a la mazorca en desarrollo. En los países templados, la hoja bandera, junto con la segunda y tercera hoja más alta de la planta, suministran la mayor parte de los carbohidratos del grano y su condición es fundamental para la formación del rendimiento. [6] [7] El trigo es inusual entre las plantas porque tiene más estomas en el lado superior ( adaxial ) de la hoja que en el lado inferior ( abaxial ). [8] Se ha teorizado que esto podría ser un efecto de haber sido domesticada y cultivada por más tiempo que cualquier otra planta. [9] El trigo de invierno generalmente produce hasta 15 hojas por brote y el trigo de primavera hasta 9 [10] y los cultivos de invierno pueden tener hasta 35 macollos (brotes) por planta (dependiendo del cultivar). [10]

Las raíces del trigo se encuentran entre los cultivos herbáceos más profundos y se extienden hasta 2 metros (6 pies 7 pulgadas). [11] Mientras las raíces de una planta de trigo crecen, la planta también acumula una reserva de energía en su tallo, en forma de fructanos , [12] que ayuda a la planta a rendir bajo la presión de la sequía y las enfermedades, [13] pero Se ha observado que existe un equilibrio entre el crecimiento de las raíces y las reservas de carbohidratos no estructurales del tallo. Es probable que se dé prioridad al crecimiento de las raíces en los cultivos adaptados a la sequía, mientras que en las variedades desarrolladas para países donde las enfermedades son un problema mayor se da prioridad a los carbohidratos no estructurales del tallo. [14]

Dependiendo de la variedad, el trigo puede tener aristas o no. La producción de aristas conlleva un costo en el número de granos, [15] pero las aristas del trigo realizan la fotosíntesis de manera más eficiente que sus hojas con respecto al uso de agua, [16] por lo que las aristas son mucho más frecuentes en variedades de trigo cultivadas en países cálidos y propensos a la sequía que en aquellas generalmente visto en países templados. Por este motivo, las variedades con aristas podrían cultivarse más ampliamente debido al cambio climático . En Europa, sin embargo, se ha observado una disminución de la resiliencia climática del trigo. [17]

Historia

Origen y zonas de producción del trigo en el siglo XXI

Domesticación

Los cazadores-recolectores de Asia occidental cosecharon trigo silvestre durante miles de años antes de que fueran domesticados , [18] quizás ya en el 21.000 a. C., [19] pero formaban un componente menor de sus dietas. [20] Esta fase de cultivo previo a la domesticación duró al menos mil años, durante los cuales los primeros cultivares se extendieron por la región y desarrollaron lentamente los rasgos que caracterizarían sus formas domesticadas. [21]

La recolección y siembra repetidas de granos de pastos silvestres condujeron a la creación de variedades domésticas, ya que las formas mutantes ("deportivas") de trigo eran más susceptibles de cultivo. En el trigo domesticado, los granos son más grandes y las semillas (dentro de las espiguillas ) permanecen unidas a la mazorca mediante un raquis endurecido durante la cosecha. [22] En las cepas salvajes, un raquis más frágil permite que la oreja se rompa fácilmente, dispersando las espiguillas. [23] La selección por parte de los agricultores de granos más grandes y espigas que no se rompan puede no haber sido intencionada, sino que simplemente ocurrió porque estos rasgos facilitaron la recolección de las semillas; sin embargo, esa selección "incidental" fue una parte importante de la domesticación de cultivos . Como las características que mejoran el trigo como fuente de alimento implican la pérdida de los mecanismos naturales de dispersión de semillas de la planta , las variedades de trigo altamente domesticadas no pueden sobrevivir en la naturaleza. [24]

El trigo escanda silvestre ( T. monococcum subsp. boeoticum ) crece en todo el suroeste de Asia en zonas verdes abiertas y entornos esteparios . [25] Comprende tres razas distintas , de las cuales sólo una, originaria del sudeste de Anatolia , fue domesticada. [26] La característica principal que distingue al einkorn doméstico del silvestre es que sus orejas no se rompen sin presión, lo que lo hace dependiente de los humanos para su dispersión y reproducción. [25] También tiende a tener granos más anchos. [25] Se recogió escanda silvestre en sitios como Tell Abu Hureyra ( c.  10.700–9000 a. C. ) y Mureybet ( c.  9800–9300 a. C. ), pero la evidencia arqueológica más antigua de la forma doméstica se produce después de c.   8800 a. C. en el sur de Turquía, en Çayönü , Cafer Höyük y posiblemente Nevalı Çori . [25] La evidencia genética indica que fue domesticado en múltiples lugares de forma independiente. [26]

El trigo silvestre ( T. turgidum subsp. dicoccoides ) está menos extendido que el escanda, favoreciendo los suelos rocosos basálticos y calizos que se encuentran en las laderas montañosas del Creciente Fértil. [25] Es más diverso, y las variedades domesticadas se dividen en dos grupos principales: descascaradas o sin desgranar, en las que la trilla separa la espiguilla entera ; y trilla libre, donde se separan los granos individuales. Probablemente ambas variedades existieron en la prehistoria, pero con el tiempo los cultivares de trilla libre se hicieron más comunes. [25] El escanda silvestre se cultivó por primera vez en el sur de Levante , ya en el año 9600 a.C. [27] [28] Los estudios genéticos han encontrado que, al igual que el einkorn, fue domesticado en el sureste de Anatolia, pero solo una vez. [26] [29] La evidencia arqueológica segura más antigua de escanda doméstica proviene de Çayönü, c.  8300-7600 a. C. , donde las cicatrices distintivas en las espiguillas indicaban que provenían de una variedad doméstica sin cáscara. [25] Se han informado hallazgos ligeramente anteriores en Tell Aswad en Siria, c.  8500–8200 a. C. , pero se identificaron utilizando un método menos confiable basado en el tamaño del grano. [25]

Agricultura temprana

Se utilizaban hoces con microcuchillas de piedra para cosechar trigo en el período Neolítico, c.  8500–4000 a.C.

El escanda y el escanda se consideran dos de los cultivos fundadores de las primeras sociedades agrícolas del Neolítico de Asia occidental. [25] Estas comunidades también cultivaban trigos desnudos ( T. aestivum y T. durum ) y una forma domesticada ahora extinta de trigo Zanduri ( T. timopheevii ), [30] así como una amplia variedad de otros cereales y no cereales. cultivos. [31] El trigo fue relativamente poco común durante los primeros mil años del Neolítico (cuando predominaba la cebada ), pero se convirtió en un alimento básico alrededor del 8500 a.C. [31] El cultivo temprano de trigo no requería mucha mano de obra. Inicialmente, los agricultores aprovecharon la capacidad del trigo para establecerse en pastizales anuales cerrando los campos contra los animales que pastaban y volviendo a sembrar los rodales después de haber sido cosechados, sin la necesidad de eliminar sistemáticamente la vegetación o labrar el suelo. [32] También pueden haber explotado humedales naturales y llanuras aluviales para practicar la agricultura décrue, sembrando semillas en el suelo dejado por el retroceso del agua de las inundaciones. [33] [34] [35] Se cosechaba con hoces de piedra . [36] La facilidad para almacenar trigo y otros cereales llevó a los hogares agrícolas a volverse gradualmente más dependientes de ellos con el tiempo, especialmente después de que desarrollaron instalaciones de almacenamiento individuales que eran lo suficientemente grandes como para contener el suministro de más de un año. [37]

El grano de trigo se almacenaba después de la trilla , sin la paja . [37] Luego se procesaba hasta convertirlo en harina utilizando morteros de piedra molida . [38] El pan hecho con escanda molida y los tubérculos de una forma de junco ( Bolboschoenus glaucus ) se elaboraba ya en el año 12.400 a.C. [39] En Çatalhöyük ( c.  7100-6000 a. C. ), se utilizaba tanto trigo integral como harina para preparar pan, gachas y gachas . [40] [41] Además de como alimento, el trigo también puede haber sido importante para las sociedades neolíticas como fuente de paja , que podría usarse como combustible, para hacer mimbre o para la construcción de adobe . [42]

Desparramar

El trigo nacional se extendió rápidamente a regiones donde sus ancestros silvestres no crecían de forma natural. El emmer se introdujo en Chipre ya en el año 8600 a. C. y el einkorn c.  7500 aC ; [43] [44] El emmer llegó a Grecia en el 6500 a.C., a Egipto poco después del 6000 a.C. y a Alemania y España en el 5000 a.C. [45] "Los primeros egipcios desarrollaron el pan y el uso del horno y desarrollaron la panadería hasta convertirla en una de las primeras industrias de producción de alimentos a gran escala". [46] Hacia el 4000 a. C., el trigo había llegado a las Islas Británicas y Escandinavia . [47] [48] [49] El trigo probablemente apareció en la parte baja del río Amarillo de China alrededor del 2600 a.C. [50]

La evidencia más antigua de trigo hexaploide se ha confirmado mediante análisis de ADN de semillas de trigo, que datan de alrededor del 6400-6200 a. C., recuperadas de Çatalhöyük . [51] En 2023, el trigo más antiguo conocido con suficiente gluten para panes con levadura se encontró en un granero en Assiros , Macedonia, que data del 1350 a.C. [52] Desde el Medio Oriente , el trigo continuó extendiéndose por Europa y América en el intercambio colombiano . En las Islas Británicas, la paja de trigo ( paja ) se utilizaba para techar en la Edad del Bronce y siguió siendo de uso común hasta finales del siglo XIX. [53] [54] El pan de trigo blanco fue históricamente un alimento de alto estatus, pero durante el siglo XIX se convirtió en Gran Bretaña en un artículo de consumo masivo, desplazando a la avena , la cebada y el centeno de las dietas en el norte del país. Se convirtió en "un signo de un alto grado de cultura". [55] Después de 1860, la enorme expansión de la producción de trigo en los Estados Unidos inundó el mercado mundial, reduciendo los precios en un 40% y (junto con la expansión del cultivo de papa ) hizo una contribución importante al bienestar nutricional de los pobres. [56]

Evolución

Filogenia

"Orígenes del trigo por hibridación repetida y poliploidía" . [57] No se muestran todas las especies.

Algunas especies de trigo son diploides , con dos juegos de cromosomas , pero muchas son poliploides estables , con cuatro juegos de cromosomas ( tetraploides ) o seis ( hexaploides ). [57] El trigo Einkorn ( Triticum monococcum ) es diploide (AA, dos complementos de siete cromosomas, 2n=14). [58] La mayoría de los trigos tetraploides (por ejemplo, trigo duro y trigo duro ) se derivan del trigo silvestre , T. dicoccoides . El escanda silvestre es en sí mismo el resultado de una hibridación entre dos pastos silvestres diploides, T. urartu y un pasto de cabra silvestre como Ae. espeltoides . [59] La hibridación que formó el farol silvestre (AABB, cuatro complementos de siete cromosomas en dos grupos, 4n=28) ocurrió en la naturaleza, mucho antes de la domesticación, y fue impulsada por la selección natural . Los trigos hexaploides evolucionaron en los campos de los agricultores cuando el escanda silvestre se hibridó con otro pasto de cabra, Ae. squarrosa o Ae. tauschii , para producir trigos hexaploides , incluido el trigo harinero . [57] [60]

Una filogenia molecular de los trigos de 2007 proporciona el siguiente cladograma no completamente resuelto de las principales especies cultivadas; la gran cantidad de hibridación dificulta la resolución. Marcas como "6N" indican el grado de poliploidía de cada especie: [57]

Taxonomía

Durante 10.000 años de cultivo, se han desarrollado numerosas formas de trigo, muchas de ellas híbridas , bajo una combinación de selección artificial y natural . Esta complejidad y diversidad de estatus ha generado mucha confusión en la denominación de los trigos. [61] [62]

Especies principales

Especies hexaploides (6N)

Especies tetraploides (4N)

Especies diploides (2N)

Especies descascaradas versus especies de trilla libre

Trigo descascarado y Einkorn . Observe cómo la mazorca de escanda se descompone en espiguillas intactas.

Las cuatro especies silvestres de trigo, junto con las variedades domesticadas escanda , [68] escanda [69] y espelta , [70] tienen cáscara. Esta morfología más primitiva (en términos evolutivos) consiste en glumas endurecidas que encierran firmemente los granos y (en los trigos domesticados) un raquis semiquebradizo que se rompe fácilmente al trillar. El resultado es que cuando se trilla, la espiga se rompe en espiguillas. Para obtener el grano, es necesario un procesamiento adicional, como molienda o machacado, para quitar las cáscaras o cáscaras. Los trigos descascarados a menudo se almacenan en forma de espiguillas porque las glumas endurecidas brindan una buena protección contra las plagas del grano almacenado. [68] En las formas de trilla libre (o desnudas), como el trigo duro y el trigo blando, las glumas son frágiles y el raquis duro. Al trillar, la paja se rompe liberando los granos. [71]

como alimento

Denominación de clases de cereales.

Las clases de granos de trigo se nombran por color, estación y dureza. [72] Las clases utilizadas en Estados Unidos son: [73] [74]

Valor y usos alimentarios

El trigo se utiliza en una amplia variedad de alimentos.

El trigo es un cereal básico en todo el mundo. [77] [58] Las bayas de trigo crudo se pueden moler para obtener harina o, utilizando únicamente trigo duro duro , se pueden moler para obtener sémola ; germinado y secado creando malta ; triturado o cortado en trigo partido; sancochado (o al vapor), secado, triturado y sin salvado para obtener bulgur , también conocido como grañones . [78] Si el trigo crudo se parte en partes en el molino, como se hace habitualmente, la cáscara exterior o el salvado se pueden utilizar de varias maneras. El trigo es un ingrediente importante en alimentos como pan , gachas , galletas saladas , bizcochos , muesli , panqueques , pasta , tartas , pasteles , pizza , sémola , pasteles , galletas , muffins , panecillos , rosquillas , salsa , cerveza , vodka , boza (un bebida fermentada ) y cereales para el desayuno . [79] En la fabricación de productos de trigo, el gluten es valioso para impartir cualidades funcionales viscoelásticas a la masa , [80] permitiendo la preparación de diversos alimentos procesados ​​como panes, fideos y pastas que facilitan el consumo de trigo. [81] [82]

Nutrición

El trigo rojo crudo de invierno tiene un 13% de agua, un 71% de carbohidratos , incluido un 12% de fibra dietética , un 13% de proteínas y un 2% de grasa (tabla). Entre el 75% y el 80% del contenido de proteínas se encuentra en forma de gluten . [80] En una cantidad de referencia de 100 gramos (3,5 oz), el trigo proporciona 1368 kilojulios (327 kilocalorías) de energía alimentaria y es una fuente rica (20% o más del valor diario , DV) de múltiples minerales dietéticos , como manganeso , fósforo , magnesio , zinc y hierro (tabla). Las vitaminas B , niacina (36% VD), tiamina (33% VD) y vitamina B6 (23% VD), están presentes en cantidades significativas (tabla).

El trigo es una fuente importante de proteínas vegetales en la alimentación humana y tiene un contenido de proteínas relativamente alto en comparación con otros cereales importantes. [83] Sin embargo, las proteínas del trigo tienen una baja calidad para la nutrición humana, según el método de evaluación de la calidad de las proteínas DIAAS . [84] [85] Aunque contienen cantidades adecuadas de otros aminoácidos esenciales, al menos para los adultos, las proteínas del trigo son deficientes en el aminoácido esencial lisina . [82] [86] Debido a que las proteínas presentes en el endospermo del trigo (proteínas del gluten) son particularmente pobres en lisina, las harinas blancas son más deficientes en lisina en comparación con los cereales integrales. [82] Se están realizando importantes esfuerzos en el fitomejoramiento para desarrollar variedades de trigo ricas en lisina, sin éxito, a partir de 2017 . [87] La ​​suplementación con proteínas de otras fuentes alimenticias (principalmente legumbres ) se usa comúnmente para compensar esta deficiencia, [88] ya que la limitación de un solo aminoácido esencial hace que los demás se descompongan y se excreten, lo cual es especialmente importante durante crecimiento. [82]

Avisos de salud

Consumido en todo el mundo por miles de millones de personas, el trigo es un alimento importante para la nutrición humana, particularmente en los países menos desarrollados donde los productos del trigo son alimentos primarios. [82] [89] Cuando se consume como grano integral , el trigo proporciona múltiples nutrientes y fibra dietética recomendados para niños y adultos. [81] [82] [90] [91] En personas genéticamente susceptibles, el gluten de trigo puede desencadenar la enfermedad celíaca . [80] [92] La enfermedad celíaca afecta aproximadamente al 1% de la población general en los países desarrollados . [92] [93] El único tratamiento eficaz conocido es una dieta estricta sin gluten de por vida . [92] Si bien la enfermedad celíaca es causada por una reacción a las proteínas del trigo, no es lo mismo que una alergia al trigo . [92] [93] Otras enfermedades provocadas por el consumo de trigo son la sensibilidad al gluten no celíaca [93] [94] (que se estima que afecta entre el 0,5 % y el 13 % de la población general [95] ), la ataxia al gluten y la dermatitis herpetiforme . [94] Ciertos carbohidratos de cadena corta presentes en el trigo, conocidos como FODMAP (principalmente polímeros de fructosa ), pueden ser la causa de la sensibilidad al gluten no celíaca. A partir de 2019 , las revisiones han concluido que los FODMAP solo explican ciertos síntomas gastrointestinales, como la hinchazón , pero no los síntomas extradigestivos que las personas con sensibilidad al gluten no celíaca pueden desarrollar trastornos de salud. [96] [97] [98] Otras proteínas del trigo, los inhibidores de amilasa-tripsina, han sido identificadas como posibles activadores del sistema inmunológico innato en la enfermedad celíaca y la sensibilidad al gluten no celíaca. [97] [98] Estas proteínas son parte de la defensa natural de la planta contra los insectos y pueden causar inflamación intestinal en los humanos. [97] [99]

Producción y consumo

Global

En 2021, la producción mundial de trigo fue de 771 millones de toneladas, encabezada por China, India y Rusia, que en conjunto proporcionaron el 42% del total mundial. [100] En 2019 , los mayores exportadores fueron Rusia (32 millones de toneladas), Estados Unidos (27), Canadá (23) y Francia (20), mientras que los mayores importadores fueron Indonesia (11 millones de toneladas), Egipto (10,4) y Turquía (10,0). [102] En 2021, el trigo se cultivó en 220,7 millones de hectáreas o 545 millones de acres en todo el mundo, más que cualquier otro cultivo alimentario. [103] El comercio mundial de trigo es mayor que el de todos los demás cultivos combinados. [104] La demanda mundial de trigo está aumentando debido a las propiedades viscoelásticas y adhesivas únicas de las proteínas del gluten , que facilitan la producción de alimentos procesados, cuyo consumo está aumentando como resultado del proceso de industrialización mundial y la occidentalización de las dietas . [82] [105]

Factores historicos

Precios del trigo en Inglaterra, 1264-1996 [106]

El trigo se convirtió en una actividad agrícola central en el Imperio Británico mundial en el siglo XIX y sigue siendo de gran importancia en Australia, Canadá y la India. [107] En Australia, con vastas tierras y una fuerza laboral limitada, la expansión de la producción dependía de los avances tecnológicos, especialmente en lo que respecta al riego y la maquinaria. En la década de 1840 había 900 productores en Australia del Sur . Utilizaron "Ridley's Stripper", para quitar las espigas de grano, una segadora-cosechadora perfeccionada por John Ridley en 1843. [108] En Canadá, los implementos agrícolas modernos hicieron posible el cultivo de trigo a gran escala desde finales de la década de 1840. En 1879, Saskatchewan era el centro, seguida de Alberta , Manitoba y Ontario , ya que la expansión de las líneas ferroviarias permitía exportaciones fáciles a Gran Bretaña. En 1910, el trigo constituía el 22% de las exportaciones de Canadá, y aumentó al 25% en 1930 a pesar de la fuerte caída de los precios durante la Gran Depresión mundial . [109] Los esfuerzos para ampliar la producción de trigo en Sudáfrica, Kenia e India se vieron obstaculizados por los bajos rendimientos y las enfermedades. Sin embargo, en el año 2000 la India se había convertido en el segundo mayor productor de trigo del mundo. [110] En el siglo XIX, la frontera del trigo estadounidense se movió rápidamente hacia el oeste. En la década de 1880, el 70% de las exportaciones estadounidenses iban a puertos británicos. El primer elevador de granos exitoso se construyó en Buffalo en 1842. [111] El costo del transporte cayó rápidamente. En 1869, transportar un bushel de trigo desde Chicago a Liverpool costaba 37 centavos . En 1905 eran 10 centavos. [112]

En el siglo XX, la producción mundial de trigo se multiplicó aproximadamente por cinco, pero hasta aproximadamente 1955 la mayor parte de esto reflejó aumentos en la superficie cultivada de trigo, con aumentos menores (alrededor del 20%) en el rendimiento de los cultivos por unidad de superficie. Sin embargo, después de 1955, la tasa de mejora del rendimiento del trigo por año se multiplicó por diez, y este se convirtió en el factor principal que permitió que aumentara la producción mundial de trigo. Así, la innovación tecnológica y el manejo científico de los cultivos con fertilizantes nitrogenados sintéticos , el riego y el mejoramiento del trigo fueron los principales impulsores del crecimiento de la producción de trigo en la segunda mitad del siglo. Se produjeron algunas disminuciones importantes en la superficie cultivada con trigo, por ejemplo en América del Norte. [113] Una mejor capacidad de almacenamiento y germinación de las semillas (y, por lo tanto, un menor requisito para conservar la cosecha cosechada para las semillas del próximo año) es otra innovación tecnológica del siglo XX. En la Inglaterra medieval, los agricultores guardaban una cuarta parte de su cosecha de trigo como semilla para la siguiente cosecha, dejando sólo tres cuartas partes para el consumo de alimentos y piensos. En 1999, el uso medio mundial de semillas de trigo era aproximadamente el 6% de la producción. [114] En el siglo XXI, el aumento de las temperaturas asociado con el calentamiento global está reduciendo el rendimiento del trigo en varios lugares. [115]

trigo pico

La producción de alimentos por persona aumentó desde 1961.

El pico del trigo es el concepto de que la producción agrícola , debido a su alto uso de insumos de agua y energía, [116] está sujeta al mismo perfil que la producción de petróleo y otros combustibles fósiles . [117] [118] [119] El principio central es que se alcanza un punto, el "pico", más allá del cual la producción agrícola se estabiliza y no crece más, [120] e incluso puede entrar en declive permanente.

Con base en los factores actuales de oferta y demanda de productos agrícolas (por ejemplo, cambios en las dietas en las economías emergentes , biocombustibles , disminución de la superficie cultivada bajo riego, crecimiento de la población mundial , crecimiento estancado de la productividad agrícola ), [121] algunos comentaristas predicen una producción anual a largo plazo. un déficit de alrededor del 2% que, basándose en la curva de demanda altamente inelástica de cultivos alimentarios, podría conducir a aumentos sostenidos de precios superiores al 10% anual, suficiente para duplicar los precios de los cultivos en siete años. [122] [123] [124]

Según el Instituto de Recursos Mundiales , la producción mundial de alimentos per cápita ha aumentado sustancialmente durante las últimas décadas. [125]

Agronomía

Cultivo de trigo

El trigo es un cultivo anual . Puede plantarse en otoño y cosecharse a principios de verano como trigo de invierno en climas que no sean demasiado severos, o plantarse en primavera y cosecharse en otoño como trigo de primavera. Normalmente se planta después de labrar la tierra arando y luego rastrillando para matar las malas hierbas y crear una superficie uniforme. Luego, las semillas se esparcen en la superficie o se perforan en el suelo en hileras. El trigo de invierno permanece inactivo durante una helada invernal. Necesita crecer hasta una altura de 10 a 15 cm antes de que llegue el frío, para poder sobrevivir al invierno; requiere un período con una temperatura cercana al punto de congelación, y luego su latencia se rompe con el deshielo o el aumento de temperatura. El trigo de primavera no sufre letargo. El trigo requiere un suelo profundo , preferiblemente franco con materia orgánica, y minerales disponibles, incluidos nitrógeno, fósforo y potasio. Un suelo ácido y turboso no es adecuado. El trigo necesita entre 30 y 38 cm de lluvia durante la temporada de crecimiento para formar una buena cosecha de grano. [126]

El agricultor puede intervenir mientras el cultivo está creciendo para agregar fertilizante , agua mediante riego o pesticidas como herbicidas para matar malezas de hoja ancha o insecticidas para matar plagas de insectos. El agricultor puede evaluar los minerales del suelo, el agua del suelo, el crecimiento de malezas o la llegada de plagas para decidir acciones correctivas oportunas y rentables, y la madurez del cultivo y el contenido de agua para seleccionar el momento adecuado para cosechar. La recolección implica cosechar , cortar los tallos para recoger la cosecha; y trillar , romper las espigas para soltar el grano; Ambos pasos son realizados por una cosechadora . A continuación, el grano se seca para poder almacenarlo a salvo de los hongos del moho . [126]

Desarrollo de cultivos

Etapas de desarrollo del trigo en las escalas BBCH y Zadok.

Normalmente, el trigo necesita entre 110 y 130 días entre la siembra y la cosecha, según el clima, el tipo de semilla y las condiciones del suelo. El manejo óptimo de los cultivos requiere que el agricultor tenga una comprensión detallada de cada etapa de desarrollo de las plantas en crecimiento. En particular, los fertilizantes de primavera , herbicidas , fungicidas y reguladores del crecimiento generalmente se aplican solo en etapas específicas del desarrollo de las plantas. Por ejemplo, actualmente se recomienda que la segunda aplicación de nitrógeno se realice mejor cuando la oreja (no visible en esta etapa) tenga aproximadamente 1 cm de tamaño (Z31 en la escala de Zadoks ). El conocimiento de las etapas también es importante para identificar los períodos de mayor riesgo climático. Los agricultores se benefician al saber cuándo aparece la 'hoja bandera' (última hoja), ya que esta hoja representa alrededor del 75% de las reacciones de fotosíntesis durante el período de llenado del grano y, por lo tanto, debe preservarse de enfermedades o ataques de insectos para garantizar un buen rendimiento. Existen varios sistemas para identificar las etapas del cultivo, siendo las escalas de Feekes y Zadoks las más utilizadas. Cada escala es un sistema estándar que describe las sucesivas etapas alcanzadas por el cultivo durante la temporada agrícola. [127] Por ejemplo, la etapa de formación del polen a partir de la célula madre y las etapas entre la antesis y la madurez son susceptibles a las altas temperaturas, y este efecto adverso se ve agravado por el estrés hídrico. [128]

Técnicas agrícolas

Los avances tecnológicos en la preparación del suelo y la colocación de las semillas en el momento de la siembra, el uso de la rotación de cultivos y fertilizantes para mejorar el crecimiento de las plantas y los avances en los métodos de cosecha se han combinado para promover el trigo como un cultivo viable. Cuando el uso de sembradoras reemplazó la siembra al voleo de semillas en el siglo XVIII, se produjo otro gran aumento en la productividad. Los rendimientos de trigo puro por unidad de superficie aumentaron a medida que se aplicaron métodos de rotación de cultivos a tierras que habían estado cultivadas durante mucho tiempo y se generalizó el uso de fertilizantes. [129]

La agricultura mejorada ha incluido más recientemente una automatización generalizada , comenzando con el uso de trilladoras , [130] y progresando hacia máquinas grandes y costosas como la cosechadora , que aumentaron considerablemente la productividad. [131] Al mismo tiempo, mejores variedades como el trigo Norin 10 , desarrollado en Japón en la década de 1930, [132] o el trigo enano desarrollado por Norman Borlaug en la Revolución Verde , aumentaron considerablemente los rendimientos. [133] [134]

Además de las brechas en la tecnología y el conocimiento de los sistemas agrícolas, algunos grandes países productores de granos de trigo tienen pérdidas significativas después de la cosecha en las granjas y debido a carreteras en mal estado, tecnologías de almacenamiento inadecuadas, cadenas de suministro ineficientes y la incapacidad de los agricultores para llevar el producto a los mercados minoristas. dominado por pequeños comerciantes. Alrededor del 10% de la producción total de trigo se pierde a nivel de finca, otro 10% se pierde debido a malas redes de almacenamiento y carreteras, y cantidades adicionales se pierden a nivel minorista. [135]

En la región de Punjab en el subcontinente indio, así como en el norte de China, el riego ha contribuido en gran medida al aumento de la producción de cereales. En términos más generales, durante los últimos 40 años, un aumento masivo en el uso de fertilizantes, junto con la mayor disponibilidad de variedades semienanas en los países en desarrollo, ha aumentado considerablemente los rendimientos por hectárea. [136] En los países en desarrollo, el uso de fertilizantes (principalmente nitrogenados) se multiplicó por 25 en este período. Sin embargo, los sistemas agrícolas dependen de mucho más que fertilizantes y mejoramiento genético para mejorar la productividad. Un buen ejemplo de esto es el cultivo de trigo australiano en la zona de cultivo de invierno del sur, donde, a pesar de las escasas precipitaciones (300 mm), el cultivo de trigo tiene éxito incluso con un uso relativamente pequeño de fertilizantes nitrogenados. Esto se logra mediante la rotación de cultivos con pastos de leguminosas. La inclusión del cultivo de canola en las rotaciones ha aumentado los rendimientos del trigo en un 25% más. [137] En estas zonas de escasas precipitaciones, se logra un mejor uso del agua disponible en el suelo (y un mejor control de la erosión del suelo) reteniendo el rastrojo después de la cosecha y minimizando la labranza. [138]

Plagas y enfermedades

Las plagas [139] –o plagas y enfermedades, según la definición– consumen anualmente el 21,47% de la cosecha mundial de trigo. [140]

Enfermedades

Plántulas de trigo afectadas por la roya

Existen muchas enfermedades del trigo, principalmente causadas por hongos, bacterias y virus . [141] El fitomejoramiento para desarrollar nuevas variedades resistentes a las enfermedades y las buenas prácticas de gestión de cultivos son importantes para prevenir las enfermedades. Los fungicidas, utilizados para prevenir importantes pérdidas de cultivos debido a enfermedades fúngicas, pueden representar un costo variable significativo en la producción de trigo. Las estimaciones de la cantidad de producción de trigo perdida debido a enfermedades de las plantas varían entre el 10 y el 25% en Missouri. [142] Una amplia gama de organismos infectan el trigo, de los cuales los más importantes son los virus y los hongos. [143]

Las principales categorías de enfermedades del trigo son:

Una enfermedad históricamente significativa de los cereales, incluido el trigo, aunque más común en el centeno es el cornezuelo ; Es inusual entre las enfermedades de las plantas que también cause enfermedades en humanos que comieron granos contaminados con el hongo involucrado, Claviceps purpurea . [148]

Plagas de animales

Pupa del gorgojo del trigo, Sitophilus granarius , dentro de un grano de trigo

Entre las plagas del trigo se encuentra la mosca sierra del tallo del trigo , una plaga crónica en las Grandes Llanuras del Norte de los Estados Unidos y en las praderas canadienses . [149] El trigo es la planta alimenticia de las larvas de algunas especies de lepidópteros ( mariposa y polilla ), incluida la llama , el nudo rústico del hombro , el carácter hebreo setáceo y la polilla del nabo . Al comienzo de la temporada, muchas especies de aves y roedores se alimentan de los cultivos de trigo. Estos animales pueden causar daños importantes a un cultivo al desenterrar y comer semillas o plantas jóvenes recién plantadas. También pueden dañar la cosecha al final de la temporada al comerse el grano de la espiga madura. Las recientes pérdidas poscosecha de cereales ascienden a miles de millones de dólares al año sólo en los Estados Unidos, y los daños al trigo causados ​​por diversos barrenadores, escarabajos y gorgojos no son una excepción. [150] Los roedores también pueden causar pérdidas importantes durante el almacenamiento, y en las principales regiones productoras de cereales, el número de ratones de campo a veces puede aumentar explosivamente hasta alcanzar proporciones plaga debido a la fácil disponibilidad de alimentos. [151] Para reducir la cantidad de trigo perdido por plagas poscosecha, los científicos del Servicio de Investigación Agrícola han desarrollado un "insectógrafo", que puede detectar insectos en el trigo que no son visibles a simple vista. El dispositivo utiliza señales eléctricas para detectar insectos mientras se muele el trigo. La nueva tecnología es tan precisa que puede detectar entre 5 y 10 semillas infestadas de 30.000 buenas. [152]

Objetivos de mejoramiento

En los sistemas agrícolas tradicionales, las poblaciones de trigo consisten en variedades locales , poblaciones mantenidas por agricultores informales que a menudo mantienen altos niveles de diversidad morfológica. Aunque las variedades locales de trigo ya no se cultivan extensivamente en Europa y América del Norte, siguen siendo importantes en otros lugares. Los orígenes del mejoramiento formal del trigo se encuentran en el siglo XIX, cuando se crearon variedades de una sola línea mediante la selección de semillas de una sola planta que tenía las propiedades deseadas. El mejoramiento moderno del trigo se desarrolló en los primeros años del siglo XX y estuvo estrechamente vinculado al desarrollo de la genética mendeliana . El método estándar para mejorar cultivares de trigo endogámicos es cruzar dos líneas mediante castración manual y luego autofecundar o endogamia la progenie. Las selecciones se identifican (se demuestra que tienen los genes responsables de las diferencias varietales) diez o más generaciones antes de su lanzamiento como variedad o cultivar. [153]

Los principales objetivos de mejoramiento incluyen alto rendimiento de grano , buena calidad, resistencia a enfermedades e insectos y tolerancia al estrés abiótico, incluida la tolerancia a minerales, humedad y calor. [154] [155] El trigo ha sido objeto de mejoramiento por mutaciones , con el uso de rayos gamma , rayos X , luz ultravioleta (colectivamente, mejoramiento por radiación ) y, a veces, productos químicos agresivos. Las variedades de trigo creadas mediante estos métodos se cuentan por cientos (se remontan a 1960), y la mayoría de ellas se crean en países más poblados, como China. [154] El trigo harinero con alto contenido de hierro y zinc en grano se ha desarrollado mediante mejoramiento por radiación gamma, [156] y mediante mejoramiento por selección convencional. [157] El mejoramiento internacional de trigo está dirigido por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo en México. ICARDA es otro importante obtentor internacional de trigo del sector público, pero se vio obligado a trasladarse de Siria al Líbano durante la Guerra Civil Siria . [158]

Los patógenos y el trigo están en constante proceso de coevolución . [159] Las royas del trigo productoras de esporas están sustancialmente adaptadas a la propagación exitosa de las esporas, lo que esencialmente equivale a decir su R 0 . [159] Estos patógenos tienden hacia atractores evolutivos de alto R 0 . [159]

Para mayores rendimientos

La cría ha aumentado los rendimientos con el tiempo.

La presencia de ciertas versiones de genes del trigo ha sido importante para el rendimiento de los cultivos. Los genes del rasgo de "enanismo", utilizados por primera vez por los mejoradores de trigo japoneses para producir trigo de tallo corto Norin 10 , han tenido un efecto enorme en los rendimientos del trigo en todo el mundo y fueron factores importantes en el éxito de la Revolución Verde en México y Asia, una iniciativa liderada por Norman Borlaug . [160] Los genes de enanismo permiten que el carbono que se fija en la planta durante la fotosíntesis se desvíe hacia la producción de semillas y también ayudan a prevenir el problema del acame. [161] El "alojamiento" ocurre cuando el tallo de una mazorca cae con el viento y se pudre en el suelo, y la fertilización nitrogenada intensa del trigo hace que la hierba crezca más y se vuelva más susceptible a este problema. [162] En 1997, el 81% de la superficie de trigo del mundo en desarrollo estaba sembrada con trigos semienanos, lo que proporcionaba mayores rendimientos y una mejor respuesta a los fertilizantes nitrogenados. [163]

Turgidum subsp. polonicum , conocido por sus glumas y granos más largos, se ha incorporado a las principales líneas de trigo por su efecto de tamaño de grano, y probablemente haya contribuido con estos rasgos a Triticum petropavlovskyi y algrupo de variedades locales portuguesas Arrancada . [164] Como ocurre con muchas plantas, MADS-box influye en el desarrollo de las flores y, más específicamente, como ocurre con otras Poaceae agrícolas, influye en el rendimiento. A pesar de esa importancia, hasta 2021se han realizado pocas investigaciones sobre MADS-box y otras genéticas similares de espiguillas y flores en el trigo específicamente. [164]

El rendimiento récord mundial de trigo es de aproximadamente 17 toneladas por hectárea (15.000 libras por acre), alcanzado en Nueva Zelanda en 2017. [165] Un proyecto en el Reino Unido, dirigido por Rothamsted Research , tiene como objetivo aumentar el rendimiento de trigo en el país a 20 t. /ha (18.000 lb/acre) para 2020, pero en 2018 el récord del Reino Unido se situó en 16 t/ha (14.000 lb/acre), y el rendimiento medio fue de solo 8 t/ha (7.100 lb/acre). [166] [167]

Para la resistencia a las enfermedades

Se han infectado diferentes cepas con el hongo de la roya del tallo . Las cepas creadas para ser resistentes tienen sus hojas no afectadas o relativamente no afectadas por el hongo.

Los pastos silvestres del género Triticum y géneros relacionados, y pastos como el centeno , han sido una fuente de muchos rasgos de resistencia a enfermedades para el mejoramiento del trigo cultivado desde la década de 1930. [168] Se han identificado algunos genes de resistencia contra Pyrenophora tritici-repentis , especialmente las razas 1 y 5, las más problemáticas en Kazajstán . [169] Pariente silvestre , Aegilops tauschii es la fuente de varios genes eficaces contra TTKSK /Ug99 ( Sr33 , Sr45 , Sr46 y SrTA1662 ), de los cuales Sr33 y SrTA1662 son obra de Olson et al. , 2013, y Sr45 y Sr46 también se revisan brevemente en él. [170]

La resistencia al tizón de la cabeza por Fusarium (FHB, tizón del oído por Fusarium) también es un objetivo de reproducción importante. Se pueden utilizarpanelesde reproducción asistidos por marcadoresPCR específica de alelo competitivoSingh y cols. 2019 identifican un marcador genéticoKASPpara untoxina formador de porosque proporciona resistencia a FHB. [175]

Para crear vigor híbrido

Debido a que el trigo se autopoliniza, creando semillas híbridas para proporcionar los posibles beneficios de la heterosis , el vigor híbrido (como en los familiares híbridos F1 de maíz) requiere mucha mano de obra; El alto costo de las semillas de trigo híbridas en relación con sus moderados beneficios ha impedido que los agricultores las adopten ampliamente [176] [177] a pesar de casi 90 años de esfuerzo. [178] [153] La semilla de trigo híbrida comercial se ha producido utilizando agentes de hibridación químicos, reguladores del crecimiento de las plantas que interfieren selectivamente con el desarrollo del polen o sistemas de esterilidad masculina citoplasmática natural. El trigo híbrido ha tenido un éxito comercial limitado en Europa (particularmente Francia), Estados Unidos y Sudáfrica. [179]

Actualmente se están utilizando hexaploides sintéticos elaborados cruzando el ancestro del trigo de pasto de cabra silvestre, Aegilops tauschii , [180] y otros Aegilops , [181] y varios trigos duros, y estos aumentan la diversidad genética de los trigos cultivados. [182] [183] ​​[184]

Por contenido de gluten

Las variedades modernas de trigo harinero se han cruzado para contener mayores cantidades de gluten, [185] lo que ofrece ventajas significativas para mejorar la calidad de los panes y pastas desde un punto de vista funcional. [186] Sin embargo, un estudio de 2020 que cultivó y analizó 60 cultivares de trigo entre 1891 y 2010 no encontró cambios en los contenidos de albúmina/globulina y gluten a lo largo del tiempo. "En general, el año de cosecha tuvo un efecto más significativo en la composición de proteínas que el cultivar. A nivel de proteínas, no encontramos evidencia que respalde un mayor potencial inmunoestimulador del trigo de invierno moderno". [187]

Para la eficiencia del agua

Los estomas (o poros de las hojas) participan tanto en la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera como en las pérdidas de vapor de agua de la hoja debido a la transpiración de agua . La investigación fisiológica básica de estos procesos de intercambio de gases ha dado como resultado un método basado en isótopos de carbono utilizado para mejorar variedades de trigo con una mayor eficiencia en el uso del agua. Estas variedades pueden mejorar la productividad de los cultivos en explotaciones de trigo de secano en tierras de secano. [188]

Para resistencia a los insectos

El gen Sm1 protege contra el mosquito del azahar del trigo . [189] [190] [191] [192]

genómica

Decodificando el genoma

En 2010, se descifró el 95% del genoma del trigo chino Spring line 42. [193] Este genoma se publicó en un formato básico para que lo utilizaran científicos y fitomejoradores, pero no estaba completamente anotado. [194] En 2012, se publicó un conjunto de genes esencialmente completo del trigo harinero. [195] Bibliotecas aleatorias de ADN total y ADNc de T. aestivum cv. Se secuenciaron Chinese Spring (CS42) para generar 85 Gb de secuencia (220 millones de lecturas) y se identificaron entre 94.000 y 96.000 genes. [195] En 2018, un equipo diferente publicó un genoma de la primavera china más completo. [196] En 2020, se informaron 15 secuencias de genomas de diversos lugares y variedades de todo el mundo, con ejemplos de su propio uso de las secuencias para localizar factores particulares de resistencia a insectos y enfermedades. [191] La resistencia al añublo del trigo está controlada por genes R que son altamente específicos de raza. [147]

Ingeniería genética

Durante décadas, la principal técnica de modificación genética ha sido la unión de extremos no homólogos (NHEJ). Sin embargo, desde su introducción, elCRISPR /La herramienta Cas9 se ha adoptado ampliamente, por ejemplo:

A partir de 2021, estos ejemplos ilustran el rápido despliegue y los resultados que CRISPR/Cas9 ha mostrado en la mejora de la resistencia a las enfermedades del trigo. [197]

En arte

Campo de trigo con cuervos , pintura de 1890 de Vincent van Gogh . Museo Van Gogh , Ámsterdam

El artista holandés Vincent van Gogh creó la serie Campos de trigo entre 1885 y 1890, compuesta por decenas de pinturas realizadas en su mayoría en diferentes zonas de la Francia rural. Representan cultivos de trigo, a veces con trabajadores agrícolas, en diversas estaciones y estilos, a veces verdes, a veces en el momento de la cosecha. Campo de trigo con cuervos fue una de sus últimas pinturas y se considera una de sus mejores obras. [198] [199]

En 1967, el artista estadounidense Thomas Hart Benton realizó su pintura al óleo sobre madera Trigo , mostrando una hilera de plantas de trigo sin cortar, ocupando casi toda la altura del cuadro, entre hileras de rastrojos recién cortados. La pintura se encuentra en el Museo Smithsonian de Arte Americano . [200]

En 1982, la artista conceptual estadounidense Agnes Denes cultivó un campo de trigo de dos acres en Battery Park, Manhattan . La obra de arte efímera ha sido descrita como un acto de protesta. El trigo cosechado se dividió y se envió a 28 ciudades del mundo para una exposición titulada "La muestra internacional de arte para el fin del hambre en el mundo". [201]

Ver también

Referencias

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