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¿Qué rol cumplen los cultivos en la evolución de las malezas?

Volver hacia atrás sólo para avanzar. En un viaje al origen y evolución de especies cultivadas y malezas buscamos responder esta pregunta clave para el futuro del manejo.

A lo largo de la historia de la agricultura, los cultivos y las malezas han evolucionado de forma conjunta, y en muchos casos desde un origen común. Comprender el pasado e historia de las especies cultivadas y de las malezas que de ellas derivan, es sin dudas una llave para facilitar su manejo hacia el futuro 

Con el objetivo de desandar este camino, la Red de Manejo de Plagas de Aapresid (Rem) desarrolló vínculos con el “Grupo de Investigación de las Relaciones Cultivo-Silvestre” de CERZOS, Dpto. Agronomía de la UNS-CONICET de Bahía Blanca, quienes han estudiado estos procesos en los últimos 20 años.

 

Domesticación y mejora de los cultivos

Las plantas domesticadas o cultivos poseen un conjunto de rasgos que las diferencian de sus antecesores silvestres. Estos fueron seleccionados para facilitar el cultivo y su cosecha, con la consecuente disminución o eliminación de la capacidad de autoperpetuarse en condiciones naturales: dormición y dispersión de semillas, plantas ramificadas, amplio período de floración y madurez, entre otros rasgos.

Desde el advenimiento de la Revolución Verde y luego de la biotecnología, la productividad de los cultivos se incrementó significativamente, asociada entre otros factores al uso de herramientas de mejoramiento convencional (hibridación con especies silvestres emparentadas, mutaciones inducidas, etc.) o de ingeniería genética (cultivos genéticamente modificados).

 

Malezas: origen y evolución

Desde los inicios de la agricultura, han existido plantas que se adaptan a los ambientes creados por los humanos, a las que denominamos “malezas”. Estas presentan características similares al cultivo que les permiten sobrevivir y competir con el cultivo en los ambientes agrícolas (como resistencia a herbicidas, resistencia a estreses abióticos, mayor tasa de crecimiento), así como rasgos de sus parientes silvestres que les confieren capacidades para competir con el cultivo y autoperpetuarse.

Si bien la mayoría de las malezas evolucionaron a partir de especies silvestres algunas lo hicieron a partir de parientes cultivados. Este último proceso, conocido como de-domesticación o feralidad, puede ocurrir a través de dos vías: (1) directamente de las especies cultivadas (endoferalidad), o (2) a partir de la hibridación entre un cultivo y una especie silvestre o maleza emparentada (exoferalidad) (Figura 1). 

Además, el continuo flujo de genes entre plantas silvestres, malezas y/o cultivos, puede continuar reintroduciendo rasgos favorables a las malezas, facilitando su adaptación a los ambientes agrícolas y/o causando un daño ecológico en ambientes no cultivados (Figura 1). 

Por lo tanto, comprender cómo surgen y evolucionan las malezas es fundamental para diseñar estrategias de manejo a largo plazo y prevenir su adaptación. 

flujo genes

Figura 1. Tres alternativas de origen de malezas agrícolas: Origen silvestre, hibridación cultivo-silvestre (exoferal) y de-domesticación directa (endoferal). La flecha naranja indica la domesticación de cultivos y las flechas azules indican la evolución de malezas. El ancho de flechas naranja y azules indican las modificaciones en la diversidad genética. Las flechas verdes indicas el flujo de genes. La X negra indica el evento de hibridación que origina la maleza exoferal. 

 

Malezas derivadas de cultivos en Argentina

Nabo: maleza derivada del cultivo de colza

La colza (Brassica napus), especie surgida por hibridación natural entre Brassica rapa (nabo) y B. oleracea (coles, repollos), es un cultivo que ha ganado hectáreas en los últimos años.  Comercialmente en nuestro país se utilizan cultivares no-transgénicos con resistencia a imidazolinonas, y si bien  se han desarrollado eventos  de resistencia a otros herbicidas como glifosato, glufosinato de amonio y bromoxinil estos nunca fueron aprobados para su uso en Argentina.  

Por su parte, el Nabo,  es una maleza problemática de origen endoferal (Figura 1) que se encuentra presente en todas las provincias de nuestro país. En 2014, se detectaron poblaciones con genes de resistencia apilada a glifosato y a herbicidas inhibidores de ALS por al menos dos eventos de hibridación independientes entre plantas cultivadas de colza y nabo maleza.

Nabo

 

Nabón: maleza proveniente del cultivo rábano/rabanito.

El rábano o rabanito (Raphanus sativus) es una especie hortícola, actualmente cultivada como forrajera y cultivo de servicios, que no figura como planta silvestre en ninguna flora. Por su parte, el biotipo maleza, conocido como nabón, , corresponde a formas endo o exoferales derivadas del cultivo (Figura 1)

En Argentina, esta maleza afecta en gran medida el rendimiento de los cultivos. En 2008, se detectaron individuos resistentes a inhibidores de ALS. Si bien su origen no ha sido dilucidado por completo, la maleza hibrida libre y espontáneamente con los cultivos de rábano y rabanito, lo que  podría contribuir a la evolución del nabón, resultando en biotipos más problemáticos.

Nabón

 

Girasol maleza derivado del girasol cultivado

El girasol (Helianthus annuus var. macrocarpus) fue domesticado de la especie silvestre H. annuus spp. annuus. En Argentina, el cultivo fue introducido en la década del 30’, mientras que poblaciones de girasol silvestres ingresaron años después, probablemente con fines de mejoramiento. En 2007, se hallaron plantas de girasol maleza en lotes cultivados, fruto de la hibridación entre la especie silvestre y el cultivo, con la complicación de que dichas poblaciones salieron muy favorecidas en la repartija de genes, mostrando rasgos del cultivo como alta tasa de crecimiento y rasgos silvestres, como tallos ramificados, amplio período de floración y madurez y semillas pequeñas, caedizas y con dormición. Para coronar, debido a que cultivo y maleza corresponden a la misma especie, el flujo y expansión de genes de resistencia a imidazolinonas del girasol cultivado hacia la maleza, es sólo cuestión de tiempo.

Girasol-min 

 

Arroz maleza derivado del cultivo de arroz

El arroz cultivado (Oryza sativa) fue domesticado del arroz silvestre (O. rufipogon). El arroz maleza o ‘arroz rojo’ (O. sativa f. spontanea) pertenece a la misma especie y presenta múltiples orígenes evolutivos independientes, especialmente mediante procesos endoferales, aunque también exoferales. En Argentina, cerca del 40 % de la superficie de arroz (concentrada mayormente en el NEA) se realiza con materiales resistentes a imidazolinonas. En esta región, el arroz maleza es uno de los principales problemas del cultivo:  estudios de más de 100 poblaciones no solo mostraron gran diversidad morfológica –sugiriendo orígenes múltiples-, sino que además se detectó en muchas de ellas  resistencia a inhibidores de ALS, posiblemente asociada a la hibridación con los cultivares resistentes.

Arroz maleza

 

Saber de dónde se viene para saber a dónde ir

La domesticación de especies para su cultivo ha contribuido al origen y evolución de nuevas malezas cada vez más problemáticas, con mayor aptitud o más difíciles de controlar. 

Así,la liberación de cultivos mejorados debería realizarse con especial precaución en regiones con presencia de parientes silvestres o malezas. La evaluación del riesgo agro-ecológico y de rasgos no transgénicos debería realizarse con la misma rigurosidad con la que se analiza a los cultivos genéticamente modificados. 

Por último, es de especial importancia respetar las distancias de aislamiento entre el cultivo y las especies silvestres o malezas emparentadas, especialmente en áreas de producción de semillas, además de minimizar el movimiento de semillas de malezas, y monitorear con frecuencia para detectar y eliminar posibles escapes de manera temprana. 

 

En este escenario, la REM y el “Grupo de Investigación de las Relaciones Cultivo-Silvestre” llevan a cabo un proyecto conjunto en el cual se recolectarán semillas de nabón con sospechas de resistencia a ALS  en sitios del país mapeados por la REM a fin de que el GIRCS pueda confirmar la resistencia y determinar su origen.