El renovado interés mundial por el cáñamo no se explica únicamente por sus fibras o por los cannabinoides. Cada vez más países también miran a sus semillas como una fuente de alimentos de alto valor nutricional, gracias a su contenido de proteínas, aceites saludables y aminoácidos esenciales.
Sin embargo, existe un problema que limita el crecimiento de este mercado: muchas variedades actuales todavía no fueron mejoradas específicamente para producir grandes cantidades de semillas.
Un estudio publicado en la revista Plants dio un paso importante para cambiar esa situación. Un equipo de investigadores logró identificar varias regiones del genoma de Cannabis sativa que influyen directamente en el tamaño y el peso de las semillas, información que podría utilizarse para desarrollar nuevas variedades más productivas mediante programas de mejoramiento genético.
Una deuda pendiente en el mejoramiento del cáñamo
Los autores recuerdan que el cáñamo fue cultivado durante miles de años como fuente de alimentos y fibra, pero que gran parte de la investigación genética sobre la especie quedó prácticamente paralizada durante buena parte del siglo XX debido a las restricciones impuestas al cultivo de cannabis en numerosos países.
Como consecuencia, el mejoramiento moderno de la planta quedó muy rezagado respecto de otros cultivos agrícolas como la soja, la canola o el maíz.
Esto significa que todavía se conoce poco sobre qué genes controlan muchas de las características agronómicas más importantes, entre ellas el rendimiento de semillas, uno de los principales objetivos para quienes buscan desarrollar variedades destinadas a la producción de alimentos.
¿Por qué importa tanto el tamaño de la semilla?
A simple vista podría parecer un detalle menor, pero el tamaño de la semilla tiene un impacto directo sobre la productividad del cultivo y sobre la industria que procesa esos granos.
Semillas más grandes suelen traducirse en un mayor peso por cosecha y también facilitan distintos procesos industriales, como el descascarado, la molienda y la extracción de aceite.
Además, investigaciones anteriores ya habían mostrado que el peso de las semillas guarda relación con la cantidad de aceite y otros componentes de interés nutricional que contienen.
Por eso, identificar los genes responsables de estas características representa una herramienta muy valiosa para los programas de mejoramiento vegetal.
Cómo buscar genes en una planta
Para encontrar esas regiones del ADN, los investigadores utilizaron una estrategia conocida como mapeo de loci de rasgos cuantitativos, o QTL por sus siglas en inglés.
En lugar de buscar un único «gen del tamaño de la semilla», esta técnica intenta localizar regiones del genoma que influyen sobre características complejas, como el peso, el tamaño o la altura de una planta.
En este trabajo, el equipo cruzó dos variedades de cáñamo con características muy diferentes.
Una de ellas provenía de China y producía plantas altas con inflorescencias abiertas y semillas grandes. La otra era una variedad tradicional originaria de Siria, mucho más baja y con semillas considerablemente más pequeñas.
A partir de ese cruce obtuvieron una población de plantas con distintas combinaciones genéticas y analizaron tanto sus características físicas como cientos de marcadores distribuidos a lo largo del genoma.
Más de 450 marcadores genéticos
El análisis incluyó 455 marcadores SNP, pequeñas variaciones del ADN utilizadas como puntos de referencia para construir un mapa genético de la especie.
Luego, los investigadores compararon esa información con diferentes características de las plantas, como el peso de cien semillas, el largo, el ancho, el volumen de cada semilla, la altura de las plantas, la longitud de las ramas, la densidad de tricomas y otros rasgos agronómicos.
El objetivo era descubrir si determinadas regiones del genoma aparecían asociadas repetidamente con alguno de esos caracteres.
Y eso fue exactamente lo que encontraron.
Tres regiones especialmente importantes
Entre los distintos resultados, los investigadores identificaron tres regiones genéticas que sobresalen por su influencia sobre características clave.
Una de ellas explica una parte importante de las diferencias observadas en el peso de las semillas.
Otra está asociada principalmente con el volumen de las semillas, mientras que una tercera controla gran parte de la variación relacionada con la altura de las plantas.
Según los autores, estas regiones explican entre un 26% y casi un 47% de la variabilidad observada en esos rasgos, una influencia muy elevada para características complejas controladas por múltiples genes.
Estos marcadores podrán utilizarse en el futuro para seleccionar rápidamente plantas con mayor potencial productivo sin necesidad de esperar a que completen todo su ciclo de crecimiento.
¿Qué genes podrían estar detrás de estas diferencias?
Una vez localizadas las regiones más importantes del genoma, el equipo fue un paso más allá y buscó qué genes podrían estar involucrados en el desarrollo de las semillas.
Dentro de esos segmentos identificaron varios genes candidatos relacionados con procesos fundamentales para el crecimiento vegetal, entre ellos la división celular, el desarrollo de los tejidos reproductivos, el transporte de nutrientes y la acumulación de reservas dentro de la semilla.
Aunque todavía será necesario confirmar experimentalmente la función de cada uno, los investigadores consideran que estos genes representan un excelente punto de partida para comprender cómo se regula el desarrollo de las semillas de Cannabis sativa.
Una herramienta para acelerar el mejoramiento genético
Uno de los aspectos más relevantes del trabajo es que sus resultados pueden tener aplicaciones muy concretas en la agricultura.
Tradicionalmente, desarrollar una nueva variedad requiere sembrar cientos o miles de plantas, esperar hasta la cosecha y seleccionar únicamente aquellas que presentan las características buscadas. Ese proceso puede llevar muchos años.
Con la información genética obtenida en este estudio, los mejoradores podrían identificar desde las primeras etapas de desarrollo cuáles plantas poseen los marcadores asociados a semillas más grandes y pesadas.
Esta estrategia, conocida como selección asistida por marcadores, ya se utiliza en cultivos como arroz, trigo, soja y maíz para acelerar el desarrollo de nuevas variedades.
Ahora, el cáñamo comienza a incorporarse a ese grupo de especies donde la genética permite reducir tiempos y aumentar la precisión del mejoramiento vegetal.
Un mercado que demanda semillas cada vez más eficientes
El interés por aumentar el rendimiento de las semillas no responde únicamente a una cuestión agronómica.
Actualmente, las semillas de cáñamo son utilizadas para producir aceites comestibles, harinas, bebidas vegetales, suplementos nutricionales y alimentos ricos en proteínas. También representan una fuente importante de ácidos grasos esenciales, como los omega 3 y omega 6, además de vitaminas, minerales y antioxidantes.
A medida que crece la demanda de estos productos, también aumenta la necesidad de contar con cultivos capaces de ofrecer mayores rendimientos sin incrementar la superficie sembrada.
Por eso, comprender la base genética de características como el tamaño y el peso de las semillas constituye una herramienta estratégica para toda la cadena productiva.
El estudio también aporta información sobre otros rasgos
Aunque el foco principal estuvo puesto en las semillas, la investigación permitió obtener un panorama mucho más amplio del genoma del cáñamo.
Los científicos identificaron regiones asociadas con la altura de las plantas, el largo de las ramas, la arquitectura del cultivo y la densidad de tricomas, características que también resultan importantes dependiendo del destino comercial de cada variedad.
Esto significa que el mapa genético construido durante el estudio podrá servir como base para futuras investigaciones orientadas no solo a la producción de semillas, sino también al desarrollo de variedades destinadas a fibra, biomasa o extracción de compuestos específicos.
Un paso importante para una especie que recién empieza a recuperar terreno
Durante buena parte del siglo pasado, las restricciones legales sobre el cannabis limitaron considerablemente el avance del conocimiento científico sobre la especie.
Mientras otros cultivos agrícolas incorporaban herramientas de genética molecular, selección asistida por marcadores y secuenciación genómica, el cáñamo quedó rezagado por razones ajenas a la agronomía.
Esa situación comenzó a cambiar en los últimos años, impulsada por la expansión del cáñamo industrial en numerosos países y por el creciente interés en desarrollar variedades adaptadas a distintos usos productivos.
El futuro del cáñamo también se escribe en el ADN
Los autores concluyen que la identificación de estos QTL y de los genes candidatos asociados al tamaño de las semillas representa un recurso valioso para los programas de mejoramiento de Cannabis sativa.
Aunque todavía serán necesarios nuevos estudios para validar el papel de cada región genética y evaluar su comportamiento en distintas poblaciones y ambientes, el trabajo ofrece una herramienta que permitirá acelerar el desarrollo de variedades más productivas.
En un contexto donde el cáñamo gana espacio como fuente de alimentos, aceites, proteínas vegetales y materias primas para distintas industrias, comprender qué genes determinan el rendimiento de las semillas deja de ser una cuestión exclusivamente académica.
Cada avance en ese sentido acerca la posibilidad de obtener cultivos más eficientes, mejor adaptados a las necesidades de productores e industrias, y capaces de aprovechar todo el potencial agrícola de una especie que, después de décadas de restricciones, vuelve a ocupar un lugar destacado en la investigación científica y en la innovación agroindustrial.