Escudo de la Universidad Politécnica de Madrid

Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas

“No es una fantasía que pueda empeorar el estado de conservación de plantas ahora no amenazadas”

El profesor Santiago Moreno, nuevo director del Banco de Germoplasma Vegetal de la UPM, destaca la conveniencia de disponer de una ‘copia de seguridad’ de la flora ante el cambio climático.


13-10-2020

Santiago Moreno, profesor titular del Departamento de Biotecnología-Biología Vegetal, ha asumido recientemente la tarea de dirigir el Banco de Germoplasma Vegetal de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Menciona como funciones esenciales de esta instalación, ubicada en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (ETSIAAB), preservar la biodiversidad, “base del buen estado de los ecosistemas”, y fomentar los avances científicos “para un mejor conocimiento de los recursos fitogenéticos y un desarrollo más sostenible de la agricultura y la alimentación”. Y recuerda la conexión de estas tareas con dos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible impulsados por la ONU: salvaguardar la vida de los ecosistemas terrestres y acabar con el hambre.

La importancia del Banco de Germoplasma Vegetal de la UPM empieza por su carácter histórico. Fue el primero en el mundo que se especializó en semillas silvestres.

Efectivamente. Nació en 1966, con semillas de plantas silvestres de la familia de las crucíferas que el profesor César Gómez Campo utilizaba como base de sus trabajos de investigación. Su creación coincide con los años de los grandes desarrollos de la mejora genética vegetal, en lo que se denominó la revolución verde. Ya era entonces reconocido el interés de la conservación de semillas de especies cultivadas y para ello se habían creado en el mundo varios bancos con este fin. Cuando Gómez Campo creó el primer banco de semillas del mundo especializado en especies silvestres, estaba no solo reconociendo el valor intrínseco de las semillas de especies silvestres, sino también su potencial aplicación en la mejora genética de cultivos.

¿Cuáles son las colecciones más significativas? ¿Cuántas especies están recogidas en el banco?

La colección más reconocida internacionalmente es, sin duda, la de crucíferas silvestres. A esta familia pertenecen las coles, los rábanos, los nabos y la mostaza, pero también una infinidad de especies silvestres entre las que están los jaramagos que pintan de amarillo nuestros campos y ciudades al comienzo de la primavera. Con casi 500 especies y más de 1.500 muestras, es una de las colecciones de crucíferas silvestres más completa del mundo. Muchas de esas especies tienen un especial valor añadido por su parentesco con las mencionadas especies cultivadas. Existe una segunda colección, también muy reconocida, la de especies endémicas de la península ibérica, islas Baleares y región macaronésica, en la que se incluye el archipiélago canario. Esta colección arranca unos años más tarde, en 1973, gracias al proyecto Artemis, cuyo propósito era recolectar y conservar a largo plazo semillas de nuestras especies endémicas. En total, en el banco se conservan actualmente unas 300 especies endémicas.



Santiago Moreno sostiene dos envases que conservan semillas de lenteja


¿Las incorporaciones siguen en la actualidad o se trata de un inventario ya cerrado?

Las incorporaciones, aunque bastante afectadas por los recortes presupuestarios y de personal, siguen adelante por dos razones esenciales. La primera es que hay todavía mucho material interesante que no está en el banco. Por ejemplo, la representación de especies de la familia de las crucíferas es extraordinaria, pero no lo es tanto la de las distintas poblaciones que constituyen cada especie. Esto tiene su importancia, pues a veces es en la variabilidad intraespecífica del material silvestre donde los mejoradores [dedicados a obtener variedades con características superiores a las ya existentes] pueden encontrar genes de interés. La segunda razón es que el banco, como miembro de la Red de Colecciones del Programa Nacional de Recursos Fitogenéticos, colabora en el cumplimiento de los compromisos internacionales que nuestro país ha adquirido en materia de conservación y gestión global de recursos fitogenéticos para la agricultura y la alimentación. Además, en lo tocante al material silvestre, el banco también tiene compromisos como miembro de la Redbag [Red Española de Bancos de Germoplasma de Plantas Silvestres y Fitorrecursos] y de Ensconet [European native seed conservation network]. En consecuencia, tanto en el ámbito nacional como internacional, en lo silvestre como en lo relacionado con los cultivos, estamos obligados, bajo ciertos procedimientos, a suministrar material para tareas de apoyo a la conservación in situ y también para estudios científicos. Si hay salidas de material de un banco, pero no entradas, acaba descapitalizándose, y eso no puede ocurrir. Las últimas entradas, de este mismo año, proceden de recolecciones en la [madrileña] sierra del Rincón, reserva de la biosfera: germoplasma de 15 especies, todas parientes silvestres de los cultivos.

¿Cómo se logra conservar las semillas durante tan largo tiempo?

En todas las semillas vivas hay cierta actividad metabólica, pequeña pero significativa. En general, una semilla acaba muriendo no porque se acaben las reservas alimenticias que contiene, sino porque se acumulan dentro de la propia semilla productos de su metabolismo que acaban intoxicándola. La clave para conservar semillas está entonces en ralentizar al máximo esa actividad metabólica. Esto en las semillas de la zona templada generalmente se consigue bajando la humedad y la temperatura a la que las semillas se conservan. Por eso, en nuestro banco, y en la mayoría, se custodian en una cámara de frío con un sistema de evacuación de la humedad. Gómez Campo, consciente de que, de estos dos parámetros, el factor clave era la humedad, se empeñó durante años en buscar un envase para las semillas completamente hermético que impidiese totalmente la entrada de la humedad ambiente una vez que las semillas habían sido desecadas y envasadas. Y lo encontró: un envase de vidrio cerrado a la llama; dentro, junto a las semillas, un agente desecante indicador de defectos de envasado, el gel de sílice. Cincuenta años después de los primeros encapsulados de semillas con este sistema, se ha comprobado que resulta totalmente eficaz. Ha sido modelo para muchos bancos en todo el mundo.



Semillas conservadas en el Banco de Germoplasma Vegetal de la UPM. / ETSIAAB


¿Qué tareas desarrolla el banco?

En un banco de semillas se pone especial celo en la conservación de las semillas de especies amenazadas en sus ambientes naturales. En nuestro caso, conservamos el 20 % de la flora amenazada de España, con lo que la UPM está contribuyendo de una manera significativa a que España cumpla sus compromisos adquiridos como país firmante del Convenio sobre Diversidad Biológica. El banco también ha participado en programas de restauración de especies desaparecidas en la naturaleza. El ejemplo más emblemático fue la reintroducción de Diplotaxis siettiana, una especie endémica de la isla de Alborán que llegó a extinguirse. Esto es importante, pero también es muy importante tener presente que los bancos se empeñan en la conservación ex situ de material no amenazado críticamente, e incluso en buen estado de conservación in situ. Se pretende con ello tener una especie de backup [copia de seguridad] por si el estado de conservación in situ empeora. Esto no es fantasía, está ocurriendo por el cambio climático y está ocurriendo de forma acelerada.

Por otra, los bancos son facilitadores de estudios científicos básicos o aplicados sobre especies vegetales. El científico no tiene que salir al campo para recolectar las semillas de la especie que pretende estudiar, directamente las solicita al banco. Entre los estudios aplicados habría que destacar el papel de los bancos de germoplasma como fuente de genes para programas de mejora genética de cultivos. Uno de los ejemplos más paradigmáticos fue la obtención de superbrocoli Beneforte, con niveles extraordinariamente altos de un glucosinolato que ayuda en la prevención del cáncer, en cuyo programa de mejora se usó material (Brassica villosa) del banco.


Aunque el banco de semillas sea el núcleo, también hay una unidad de conservación in vitro y dos instalaciones con planta viva para prácticas y divulgación.

Efectivamente. Aunque la colección in vitro es comparativamente muy corta, el material tiene importancia por su rareza o amenaza. Así se mantienen especies para las que la conservación de semillas presenta problemas: Borderea chouardii, Narcissus cavanillesii, etcétera. El material se conserva mediante crecimiento in vitro ralentizado por bajas temperaturas y modificación en los componentes del medio de cultivo. Los dos recursos de campo para divulgación están situados en los Campos de Experimentación Agronómica de la ETSIAAB. En el Jardín Botánico Mediterráneo, en poco más de 6.000 metros cuadrados, se recrean con sus especies dominantes cuatro ecosistemas mediterráneos: alcornocal, quejigar-fresneda, encinar, coscojar-sabinar. En el Aula Verde Invernadero, podemos ver, en una colección de más de 200 especies vegetales de todo el mundo, algunos de los endemismos españoles más amenazados que se conservan en el banco: Vella psedocytisus, Silene hifacensis, Lisimaquia minoricensis, etcétera. El primero, una rara crucífera arbustiva, es uno de los elementos más destacables de la flora endémica de la Comunidad de Madrid.



INVESTIGACIÓN EN TORNO AL BANCO

El Banco de Germoplasma Vegetal de la UPM se encuadra en el Departamento de Biotecnología-Biología Vegetal, un vínculo que hace que la labor investigadora en torno al mismo sea intensa y continua. Su nuevo director, Santiago Moreno, indica, a modo de ejemplo, que se han abierto recientemente otras dos líneas de estudio. La primera aborda “la posible utilización de Brassica oleracea silvestre en dietas quimioprotectoras frente al cáncer”. Esta crucífera, explica el profesor de la ETSIAAB, “tiene la peculiaridad de incluir tanto material cultivado (coles, berzas, coliflor, brécol) como silvestre”. En la segunda vía, “se están analizando los valores nutricionales de los microgreens o baby greens (plántulas comestibles) de crucíferas silvestres”.

Formularse preguntas es una parte fundamental del método científico para avanzar en el conocimiento. Quizá por eso mismo, por deformación profesional, Moreno salpica de interrogaciones la reseña sobre la actividad investigadora en el banco, que empieza por su propia configuración. “Hay una labor de investigación primaria que pretende contestar a una pregunta lógica: ¿lo que se conserva en el banco es representativo de lo que existe en la naturaleza? Para contestarla, fundamentalmente se analiza la morfología de las semillas y de las plantas a las que dan lugar, pero también su ADN”, que permite analizar “la diversidad dentro de la especie, diversidad entre poblaciones y dentro de las poblaciones”.

“Cuando se trata de material silvestre, para complementar y reforzar la información que proporciona la morfología y el ADN, es muy importante conocer las coordenadas del lugar donde se recogió ese material”, explica el responsable del banco. “Con estas coordenadas y mediante sistemas de información geográfica podemos saber muchas cosas sobre el ambiente en el que viven las plantas que nos proporcionaron las semillas. Si una especie es capaz de vivir en, digamos, diez tipos de ambientes distintos, nuestra colección de semillas del banco solo podrá ser representativa si alberga semillas de la mayoría de esos ambientes”.

Moreno cuenta que “no llega a diez años que tres investigadores ligados al banco desarrollaron protocolos de evaluación ecogeográfica de las colecciones de germoplasma para detección de gaps (ausencias), creación de colecciones nucleares (sin duplicados) y racionalización de recolecciones (para cubrir los gaps)”. “Estos procedimientos se usan hoy en numerosos países europeos y de Sudamérica”, afirma con satisfacción.



Unidad de conservación 'in vitro' del Banco de Germoplasma Vegetal de la UPM. / ETSIAAB


Otro aspecto importante que se investiga en el banco tiene que ver con el mantenimiento del material. “La pregunta ahora es: ¿cuáles son las técnicas de conservación que más prolongan en el tiempo la viabilidad de las semillas y menos alteran su estabilidad genética y epigenética?”. El profesor explica que, “de los dos parámetros clave, humedad y temperatura”, César Gómez Campo, fundador del banco, “mejoró las técnicas de conservación enfocando sus investigaciones hacia el tema de la humedad”, con lo que respondía a la cuestión de cómo pueden mantenerse indefinidamente las semillas secas. “Pero hay otras preguntas pendientes: ¿hasta dónde se puede enfriar una semilla?, ¿se puede usar el nitrógeno líquido para conservar semillas?, ¿cuál es el nivel de desecación óptimo?, ¿qué se puede hacer con las semillas que no toleran la desecación?, ¿el envejecimiento de la semilla en un banco de germoplasma podría alterar genética o epigenéticamente el ADN de la propia semilla o de la plántula derivada?”.

La enumeración de interrogaciones continúa. “Ante un determinado lote de semillas, una pregunta habitual en cualquier banco de germoplasma es: ¿son viables? Para responder hay que hacer pruebas de germinación; pero las semillas viables no siempre germinan cuando se ponen a germinar porque tienen mecanismos que impiden o ralentizan la germinación. El estudio de la germinación de semillas ha sido y es un tema de investigación recurrente en nuestro banco”, afirma Moreno.

El profesor declara que en los últimos años el interés de los investigadores se ha centrado también en los parientes silvestres de los cultivos. Y, nuevamente, surge una pregunta: ¿qué pueden aportar estos ante el gran reto que el cambio climático plantea a los cultivos actuales? La respuesta, indica, es sencilla: resiliencia frente a las alteraciones “que derivan de la exacerbación del ciclo hidrológico (grandes sequías, grandes precipitaciones) propiciada por el calentamiento global”. Moreno explica que el banco está, por un lado, ampliando este tipo de material y, por otro, caracterizándolo ecogeográficamente. “Las hipótesis podrían ser, por ejemplo, que el germoplasma de una especie recogido en zonas áridas aporta resiliencia frente a la falta de agua y el recogido en las zonas más cálidas mayor adaptación frente al ascenso térmico”.

Pero, aunque fuera efectivamente así, “¿cómo llegamos con eso a cultivos mejor adaptados al cambio climático?”, pregunta. “Hay dos vías y en ambas el papel de la biotecnología es decisivo. La primera utilizando la genómica, los big data del genoma, como apoyo al proceso clásico de introgresión de los genes del material silvestre en el material cultivado. La segunda, mediante la domesticación de novo de los parientes silvestres de los cultivos mediante técnicas biotecnológicas de alta precisión como la edición génica”.

Y “un último apunte al respecto”, casi ruega Moreno. “La comparación de lo silvestre con lo cultivado mediante estudios pangenómicos (comparación de multiplicidad de genomas de la misma especie o del mismo taxón) ayudará a entender las claves genéticas de la resiliencia que tiene el material silvestre y que se han perdido en el proceso de domesticación. Sin duda, la biotecnología ha revalorizado las acciones de los bancos de germoplasma en general, y en particular de los especializados en germoplasma silvestre”.

 

Esta entrevista es una versión más extensa de la publicada en el número de octubre de 'Savia', el boletín de la ETSIAAB.