Biología

Biotecnología para el mejoramiento de la caña de azúcar

Introducción

En Colombia, al igual que en todos los programas de mejoramiento genético de la caña de azúcar alrededor del mundo, este proceso se realiza de manera convencional o clásica, mediante la selección de caracteres fenotípicos de interés agronómico para el cultivo. Si bien es cierto esta estrategia ha producido resultados invaluables para la industria de la caña de azúcar de Colombia —más del 90% del área cultivada para la producción azucarera y alcoholera en el valle del río Cauca está sembrada con variedades Cenicaña Colombia, CC— el ciclo productivo del cultivo (13 meses) hace que este proceso de mejoramiento pueda tomar entre 10 y 12 años. Adicionalmente, problemas como la escasa floración en las condiciones ambientales del valle del río Cauca dificultan realizar los cruzamientos. En tal sentido, con el objetivo de agilizar el proceso de mejoramiento genético de la caña de azúcar y ampliar el rango de las características favorables seleccionadas, Cenicaña, al igual que sus pares en otros países, ha incorporado la biotecnología en el esquema de mejoramiento y selección de variedades CC.

Entre las herramientas biotecnológicas claves para lograr mayor eficiencia en el proceso de mejoramiento genético clásico se destaca la utilización de marcadores moleculares para la genotipificación de germoplasma y la transformación genética. Los marcadores moleculares son regiones del genoma (secuencias de ADN) que a menudo se utilizan para rastrear la herencia (segregación) de una posición en particular. A la fecha hay suficiente evidencia que demuestra que el uso de estos marcadores ayuda a acelerar los procesos de mejoramiento genético (Foiada et al., 2015; Jiang et al., 2012; Steele et al., 2006). En el caso de la caña de azúcar, cuyo genoma es altamente complejo, los adelantos recientes en las tecnologías de secuenciación de ADN (secuenciación de segunda y tercera generación), que favorecen la identificación de marcadores SNP (Single Nucleotide Polymorphism, polimorfismo de un solo nucleótido), los cuales son abundantes en el genoma de la caña de azúcar (Davey et al., 2011), sugieren altas probabilidades de éxito. Adicionalmente, el desarrollo de metodologías eficientes de transformación genética hace posible la introducción de caracteres individuales con capacidad de impactar positivamente el desarrollo agronómico del cultivo, lo que además permite rebasar el obstáculo que representa la escasa floración de variedades de caña mejoradas.

Acerca de los autores

Trujillo Montenegro , J. H.

Ingeniero de Sistemas y Computación, doctorado en Ingeniería con énfasis en Ciencias de la Computación, egresado en 2009 de la Pontificia Universidad Javeriana, seccional Cali, y en 2021 de la Universidad del Valle, sede Cali. En el año 2016 inicia como estudiante de doctorado en el Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia, donde lleva a cabo su tesis titulada: “Construcción de un genoma y una huella molecular de caña de azúcar utilizando secuenciación de alto rendimiento”. Cuenta con más de siete años de experiencia en el área de la bioinformática aplicada al mejoramiento genético de la caña de azúcar, llevando a cabo proyectos relacionados con la caracterización genética de individuos de caña de azúcar, ensamblaje de genomas complejos, manejo de datos de secuenciación de nueva generación, selección genómica, estudios de asociación genotipo-fenotipo y diseño y programación de algoritmos.

Martínez Villa, M. C.

Bióloga con maestría en Biología Computacional de la Universidad de los Andes. Durante 2018 y 2019 contribuyó al equipo de biotecnología de Cenicaña. Su labor incluyó la aplicación de modelos lineales mixtos utilizando herramientas avanzadas de consulta, visualización y análisis conectadas en un flujo de trabajo.

Riascos Arcos, J.J.

Nació en Cali, en 1978. Es biólogo de la Universidad del Valle y obtuvo su doctorado en la facultad de Agronomía, en North Carolina State University (NCSU). Ha sido parte de diversos grupos de investigación en instituciones como el CIAT, NCSU, Duke University y Cenicaña. En esta última institución trabajó como joven investigador en los años 2001 a 2003 y continuó de manera ininterrumpida desde noviembre de 2009 hasta la fecha. Sus intereses en investigación han estado enfocados en el desarrollo de herramientas biotecnológicas para el beneficio de los cultivos, especialmente para procesos de mejoramiento genético. En Cenicaña se ha desempeñado como investigador y líder del grupo de biotecnología, y en los últimos tres años como director del Programa de Variedades.

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