Utilizando la embriogénesis somática para abastecer de forma competitiva de una mezcla de variedades mejor adaptadas a los efectos derivados del cambio climático: el proyecto MULTIFOREVER desarrolla nuevas estrategias.
En el actual contexto de cambio climático y de estreses derivados del mismo, existe una creciente demanda de material forestal élite; El proceso de selección del mismo puede acelerarse mediante la obtención/selección de variedades. En esta estrategia, las variedades seleccionadas se obtienen a través de un proceso innovador, la embriogénesis somática. Esta técnica permite evitar la demanda de semillas procedentes de los huertos semilleros convencionales. Este documento presenta las principales ideas e innovaciones obtenidas en el proyecto MULTIFOREVER y cómo puede contribuir a abordar algunos de los desafíos reales del sector forestal.
Hacia la ordenación sostenible de las plantaciones forestales productivas
La proporción de bosque cultivado aumenta continuamente para hacer frente a la demanda mundial de productos madereros (+ 50 % para 2050; FAO) y, por lo tanto, podría ayudar significativamente a reducir la presión de tala sobre los bosques nativos. En esta situación, las plantaciones de manejo intensivo se están convirtiendo en la principal fuente de producción de madera en rollo (33 %). El rápido crecimiento, la productividad y la adaptabilidad tanto a diversas condiciones ecológicas como a los procesos industriales para su transformación, hacen de las coníferas las principales especies utilizadas en el bosque cultivado en la actualidad. Una de las principales claves para mantener la productividad es invertir en la reproducción genética de especies de gran valor como el pino, el alerce, el abeto Douglas o el abeto. Estas coníferas todavía están en gran parte sin domesticar y tienen una diversidad genética significativa en sus poblaciones naturales así como en los bosques cultivados. Por lo tanto, se puede obtener una alta ganancia genética para rasgos importantes después de cada ciclo de reproducción. Pero este es un proceso bastante lento que requiere un sistema de alto rendimiento para la obtención de variedades mejoradas.
Tradicionalmente, las nuevas variedades se producen en huertos semilleros de polinización abierta mediante la reproducción sexual de árboles seleccionados (silvicultura basada en semillas). Esta es una estrategia versátil y de bajo costo, pero con un retraso significativo para alcanzar la madurez sexual de los progenitores de semillas. Además, la calidad se puede estimar a nivel familiar, siendo desconocido el valor que tendrán las plantas desarrolladas individualmente.
Una estrategia alternativa y complementaria sería multiplicar directamente cualquier árbol seleccionado, replicando el genotipo del árbol donador, mediante métodos de propagación vegetativa y asexual (propagación clonal). De esta manera, el rendimiento de cada variedad se podría determinar tanto a nivel familiar como individual (genotipo concreto).
Una gran oportunidad para el futuro es la utilización de la Silvicultura Multivarietal (MVF). Las principales ventajas de MVF sobre la silvicultura basada en semillas es que se puede lograr una mayor ganancia genética por ciclo de reproducción. Por lo tanto, los obtentores y cultivadores de árboles se benefician de una mayor flexibilidad para hacer frente a los cambiantes problemas ambientales y socioeconómicos, introduciendo continuamente variedades mejor adaptadas. De forma más concreta, la MVF permite utilizar eficientemente la diversidad genética de variedades élite propagadas a partir de clones seleccionados. Después de haber definido la ganancia genética asociada con mezclas de clones probados para un rasgo de interés, se puede establecer la diversidad genética necesaria en una plantación utilizando una mezcla de clones de alto rendimiento y optimizando la combinación de los mismos. Así es como la MVF puede contribuir al manejo sostenible de los bosques cultivados.
Herramienta de MULTIFOREVER: propagación vegetativa de variedades de coníferas mediante embriogénesis somática
La mejor alternativa de producción de planta es la propagación vegetativa, pero cuando un árbol ha mostrado los rasgos de interés ya ha cambiado de fase y por tanto ha perdido/minimizado su capacidad de ser reproducido de forma convencional (esquejes, etc.). MULTIFOREVER se centra en el desarrollo de la embriogénesis somática (ES) como un poderoso método alternativo de propagación vegetativa (in vitro) para conseguir la propagación eficiente de árboles seleccionados. Actualmente, la tecnologíade ES más avanzada permite la multiplicación de embriones somáticos (similares a las semillas) de forma altamente eficaz. Deben controlarse varios pasos, desde la iniciación y multiplicación del tejido embriogénico (embriones somáticos inmaduros), hasta la producción de embriones maduros y la conversión en plantas somáticas similares a las plántulas procedentes de semillas convencionales. Una gran ventaja del proceso de ES es que los tejidos embriogénicos se pueden criopreservar fácilmente a temperaturas ultra bajas, mientras que las plantas somáticas obtenidas de estos tejidos se ensayan en el campo. Una vez que estas plantas han adquirido una determinada edad (variable en cada especie), pueden evaluarse y elegir los clones de alto rendimiento. En este punto, las masas embriogénicas almacenadas pueden descongelarse, regenerarse tejido embriogénico y someterse al proceso de maduración de embriones somáticos y de germinación y aclimatación de planta somática élite. Por lo tanto, la ES permite poder utilizar recursos genéticos almacenados a demanda del sector forestal conociéndose de antemano el rendimiento que van a tener en campo.
Los esfuerzos internacionales de investigación colaborativa orientada a la aplicación de estas técnicas en el marco del proyecto MULTIFOREVER, permitirán el desarrollo de estrategias de selección y optimización del proceso derivando en plantaciones forestales de árboles élite que muestren una adaptación natural o inducida al estrés ambiental derivado del cambio climático. En este sentido, se garantizará una producción continua de biomasa procedente de la madera. Dentro del proyecto trabajamos con un abanico de especies de alto interés con sólidos programas de mejora en Europa (Alerces europeos e híbridos, abeto noruego, abeto Douglas, pino marítimo, taeda y radiata) y Argentina (pino taeda e híbridos de pinos).
El objetivo general de MULTIFOREVER es desarrollar en la Unión Europea y Argentina una cadena de valor agregado y una estrategia conjunta para implantar la embriogénesis somática como una forma de producción competitiva de árboles de interés forestal que permita la implantación de la silvicultura multivarietal.
Algunos logros importantes del proyecto MULTIFOREVER:
A pesar de la situación de bloqueo debido a la Covid-19, pudimos intercambiar plantas jóvenes procedentes de embriogénesis somática entre diferentes países y pudimos establecer parcelas demostrativas de mezclas multiclonales y de semillas convencionales para varias especies de interés (abeto de Douglas, alerce híbrido, abeto de Noruega). Estos ensayos podrían constituir la primera experiencia europea de silvicultura multivarietal de coníferas basada en ES. Con estos ensayos, esperamos llegar y concienciar a los silvicultures, productores de planta y propietarios forestales del potencia de esta estrategia en el actual escenario de cambio climático. De este modo, podríamos acortar los ciclos de reproducción utilizando clones criopreservados procedentes de cruces controlados de progenitores seleccionados.
Además, hemos avanzado en la optimización de los procesos de ES utilizando diversos enfoques:
I) Exponer a los embriones somáticos a estrés por temperatura en una etapa temprana («priming») para que desarrollen una memoria durante su desarrollo y exhiban posteriormente (en la etapa de crecimiento de las plantas) tolerancia a estreses abióticos como la sequía. Se han obtenido resultados prometedores en pino radiata que pueden ser de interés para introducirlo en los programas de mejora de esta especie que puedan ser útiles para mitigar los efectos del cambio climático. Estos hallazgos han sido publicados en diversas revista científicas y podrán ser utilizados para desarrollar nuevas herramientas de mejora.
II) Tratar de reproducir exactamente el genotipo de árbol donador propagando árboles adultos. Con esta estrategía podríamos propagar directamente árboles que han mostrado resistencia a estreses bióticos y abióticos y se dispondría de plantas en un periodo mucho más corto. En este sentido, se ha logrado la propagación de abetos adultos utilizando yemas vegetativas (Varis et al. 2018); en la actualidad estamos estudiando los factores genéticos que afectan a la iniciación del tejido embriogénico para poder comprender mejor que factores están involucrados en el proceso y llegar a poder manipularlo en el futuro.
III) Optimizar algunas etapas de la ES para minimizar los costes asociados a las mismas en el laboratorio. Se están escalando los procesos a bioreactores para que sean más eficaces y se pueda llegar a automatizar reduciendo la mano de obra en algunos pasos. Se espera reducir los costes asociados a la producción in vitro de estas plantas somáticas élite haciéndolos competitivos respecto a la producción de planta de forma convencional.
¿Quéreis conocer más detalles? Por favor, ¡contacta con nosotros!
Andrea Rupps (andrea.rupps@hu-berlin.de) y Jean-François Trontin (jean-francois.trontin@fcba.fr) Co-coordinadores del proyecto MULTIFOREVER
Hacia la intensificación de la producción de coníferas a través de la silvicultura multivarietal basada en la embriogénesis somática
(en construcción)
MULTIFOREVER es un Consorcio nacido de las actividades de la unidad de IUFRO 2.09.02.
Engloba a 7 equipos de expertos en la embriogénesis somática de coníferas de 6 países europeas y Argentina.
| Alemania | Argentina | Finlandia | España | Suecia | |
 |  |  |  |  |  |
| J.-F. Trontin M.-A. Lelu-Walter | A. Rupps | M.A. Gauchat | T. Aronen | P. Moncaleán | U. Egertsdotter |
El Proyecto MULTIFOREVER se financia a través de los fondos cofinanciados ERA-NET ‘ForestValue – Innovating forest-based bioeconomy’ de ANR (FR), FNR (DE), MINCyT (AR), MINECO-AEI (ES), MMM (FI) y VINNOVA (SE). ForestValue ha recibido financiación del programa Horizon 2020 de la Unión Europea y del programa de innovación N°773324.
Autores: Jean-Francois Trontin (FCBA), Juliane Raschke (HUB), Paloma Moncaleán (NEIKER), Andrea Rupps (HUB).