«El maíz de doble aptitud, para producir grano y bioetanol, tiene un potencial considerable»

Noemi Gesteiro Portas es graduada en Biología por la Universidad de Vigo, donde también ha sacado el master en Biotecnología Avanzada. Recientemente, ha obtenido el título de doctora por la UVIGO con la tesis doctoral “Mejora genética del maíz para doble aprovechamiento”, realizada bajo la dirección de Rosa Ana Malvar Pintos y Rogelio Santiago Carabelos, de la Misión Biológica de Galicia.

En esta entrevista cuenta cuáles son la principales conclusiones que ha obtenido de la investigación y en qué proyectos está trabajando en estos momentos.

– ¿Cómo se ha desarrollado la investigación?
Mi trabajo se desarrolló en la Misión Biológica de Galicia durante tres años y medio, bajo la dirección de la Dra. Rosa Ana Malvar Pintos y el Dr. Rogelio Santiago Carabelos.

Utilicé material recogido en 2018 y 2019 de un panel de líneas americanas con alta diversidad, e incluso incluí datos agronómicos de esos años, aunque empecé mi tesis en 2020. Durante los primeros dos años, realicé análisis bioquímicos y también tuve una estancia en la Universidad de York para tomar datos de sacarificación con una plataforma robótica de alto rendimiento. En el tercer año, me enfoqué en análisis estadísticos y en el desarrollo de modelos de predicción genómica, recibiendo supervisión del Dr. Holland durante una estancia de tres meses en la Universidad de Carolina del Norte. Después, me dediqué exclusivamente a la escritura de mi tesis doctoral.

Tanto el rendimiento de grano como de rastrojo, así como su potencial de sacarificación para producción de bioetanol

– ¿Qué variedad de maíz se ha escogido para el desarrollo de la tesis?
Se ha utilizado un panel de líneas de maíz con alta diversidad genética. Esta elección nos permitió investigar qué genotipos podrían ser los candidatos ideales en condiciones templadas para la mejora de doble aprovechamiento del maíz, es decir, para la producción de bioetanol sin comprometer la producción de grano.

En mi trabajo hemos utilizado un panel de líneas con diferentes orígenes. Aunque hemos cultivado 835 líneas en Pontevedra, los análisis se hicieron solo con 238 líneas porque son las que se adaptaron bien a nuestras condiciones (Galicia) y así no comprometer el fenotipado.

– ¿Cuáles serían las principales conclusiones?
Que tanto el rendimiento de grano como el de rastrojo son caracteres altamente poligénicos, subrayando la necesidad de enfoques de mejora genética que consideren la contribución de múltiples genes con efectos individuales pequeños. En este contexto, la selección genómica emerge como una alternativa más efectiva en comparación con la selección basada en unos pocos marcadores asociados a QTLs específicos. Este enfoque de selección genómica ha permitido la selección de parentales al inicio del proceso de mejora, optimizando caracteres de calidad del rastrojo o fortificación de la pared, y reduciendo la necesidad de un fenotipado extenso, muy laborioso y costoso.

– ¿Qué características determinan la aptitud de una variedad de maíz para doble aprovechamiento?
Tanto el rendimiento de grano como de rastrojo, así como su potencial de sacarificación para producción de bioetanol. Hay otros caracteres, como la composición de la pared celular que está muy relacionada con su fortificación y en consecuencia con el potencial de sacarificación del rastrojo de maíz, por lo que también deben tomarse en cuenta.

La predicción genómica realizada nos ha permitido identificar líneas con características deseables para la producción de grano y rastrojo

– ¿Qué destacarías de los avances logrados con tu tesis doctoral y qué líneas de investigación se abren para ti ahora?
En primer lugar, hemos sugerido la eficacia de la selección genómica como una herramienta prometedora para mejorar el maíz con potencial para doble aprovechamiento. La predicción genómica realizada nos ha permitido identificar líneas con características deseables para la producción de grano y rastrojo. Hemos identificado líneas con potencial para el doble aprovechamiento basadas en estos modelos de predicción genómica. Sin embargo, es crucial validar estas predicciones mediante ensayos en campo. Este paso es fundamental para garantizar la fiabilidad y aplicabilidad de nuestras conclusiones en condiciones reales de cultivo.

– Los objetivos de la tesis se centraban en optimizar los programas de mejora del maíz. ¿Se ha logrado?
Se ha avanzado significativamente, las predicciones nos han permitido identificar líneas con potencial para el doble aprovechamiento de manera más rápida. Si después de las validaciones en campo se confirma que las predicciones son precisas y confiables, esto representaría un avance considerable. Al eliminar la necesidad de un fenotipado extenso, laborioso y costoso, podríamos acelerar el proceso de selección de líneas de maíz con características deseables para el doble aprovechamiento. Esto no solo ahorraría recursos, sino que también permitiría una respuesta más rápida a las demandas del mercado y las necesidades de los agricultores.

– ¿Produce la misma cantidad de bioetanol cualquier variedad de maíz?
La cantidad de bioetanol que se puede producir a partir de una línea (o genotipo) de maíz depende de varios factores, incluida la composición del rastrojo y la facilidad con la que los azúcares presentes en este rastrojo pueden ser liberados y fermentados para producir etanol.

Por esta razón, es importante identificar y seleccionar líneas con mayor potencial para una mayor liberación de azúcares. Esto implica buscar genotipos que tengan una composición de rastrojo favorable y, por tanto, un mayor potencial de sacarificación, lo que permitirá una producción más eficiente de bioetanol.

Aunque actualmente el doble aprovechamiento no se ha implementado, existe un potencial considerable para desarrollar esta práctica en el futuro

– ¿Actualmente se está utilizando considerablemente el doble aprovechamiento del maíz en Galicia? ¿Se obtiene alta producción de bioetanol a partir de rastrojo?
Actualmente el doble aprovechamiento del maíz no se utiliza, ya que la producción de grano sigue siendo el principal carácter de interés, sobre todo, a nivel económico. Sin embargo, en el contexto del cambio climático y la creciente preocupación por la seguridad en el suministro de energía, se está impulsando una transición hacia alternativas energéticas más sostenibles.

El rastrojo de maíz, debido a las grandes cantidades que se producen anualmente, se presenta como un material interesante para la producción de bioetanol u otras formas de energía renovable. La posibilidad de obtener un doble uso del maíz, combinando un rendimiento óptimo de grano con una alta productividad de rastrojo, es una estrategia atractiva desde el punto de vista económico y medioambiental. Aunque actualmente el doble aprovechamiento no se ha implementado, existe un potencial considerable para desarrollar esta práctica en el futuro, especialmente a medida que aumenta la demanda de fuentes de energía renovable y sostenible.

– ¿En qué proyectos tiene previsto seguir investigando?
En primer lugar, quiero llevar a cabo la validación de las predicciones genómicas, ya que es un paso crucial para determinar la eficacia y la utilidad de la selección genómica en los programas de mejora del maíz. Luego, siguiendo en el contexto de cambio climático y crecimiento demográfico, la seguridad alimentaria se convierte en una preocupación central. Los cultivos se enfrentan a diversos tipos de estrés, abiótico y/o biótico, que comprometen su rendimiento y producción agrícola. Se predice que el cambio climático aumentará la frecuencia y magnitud de estos impactos negativos, lo que subraya la importancia de desarrollar cultivos resistentes y adaptados a condiciones adversas. Para abordar estos desafíos, es crucial comprender los procesos implicados en la respuesta al estrés y buscar alternativas para mejorar el rendimiento de los cultivos. De modo que quiero investigar la identificación de genotipos con respuestas diferenciales a las condiciones no óptimas y la caracterización de los mecanismos moleculares, bioquímicos y fisiológicos involucrados en las respuestas de los cultivos a los estreses abióticos y bióticos, y como facilita la identificación de genes, alelos y moléculas importantes para mejorar el rendimiento del cultivo bajo estrés.