Los genes juegan un papel muy importante en la configuración de las generaciones futuras en los organismos vivos. El pensamiento básico acerca de que los seres vivos son criaturas modeladas se basa en sus orígenes. Por ejemplo, si la descendencia de un jugador de cricket juega bien al cricket, se supone que proviene del gen de cricket de los padres. De manera similar con las plantas, el origen genético dice mucho sobre la planta y los futuros descendientes también.
Cada planta presenta sus propias características y existen ventajas y desventajas al respecto. Quizás el rosal de tu casa debería haber estado dando más flores de las que suele dar. Tal vez la calabaza de botella debería haber sido más grande en el rendimiento que lo que ha cosechado. Ahora, ¿qué pasaría si esto pudiera hacerse realidad mediante el uso de material genético dentro de la planta y controlando el gen para que sea dominantemente expresivo? Esto picó los cerebros de los científicos. Y así fue como se introdujo el concepto básico de modificación genética en plantas y eventualmente Fenotipado.
¿Qué es el fenotipado?
Fenotipo se deriva de las palabras griegas 'phainen' (mostrar) y 'tupos' (tipo) y se refiere a la colección de características medibles de un individuo que resultan de la interacción del genotipo con el medio ambiente; por lo tanto, los fenotipos representan la naturaleza y la crianza del organismo.
El fenotipado de plantas ofrece datos sobre las propiedades anatómicas, históricas, fisiológicas y bioquímicas de la planta. El fenotipado de plantas es un factor principal en la intensidad de la selección, la precisión de la selección y la detección de nuevas variaciones genéticas. Dentro de un sistema de fitomejoramiento, el beneficio genético (la cantidad de aumento en la producción a lo largo del tiempo) se puede acelerar de varias maneras, incluso aumentando el tamaño del programa de mejoramiento para permitir una mayor intensidad de selección.
Las tecnologías de fenotipado de campo de alto rendimiento (HTFP, por sus siglas en inglés) han ampliado en gran medida la capacidad de seguimiento y cuantificación a múltiples escalas de experimentos de campo y viveros de mejoramiento durante la última década. La ventaja de estas tecnologías HTFP no es solo reemplazar de manera rápida y rentable las puntuaciones subjetivas y engorrosas, sino también desbloquear la capacidad de nuevos fenotipos latentes que reflejan la función biológica subyacente.
El fitomejoramiento se vuelve ineficiente con un fenotipado incorrecto y, a veces, sin valor porque cualquier selección de genotipos será tan eficiente como lo permita su protocolo, y cualquier sesgo, según su magnitud, las ganancias genéticas pueden verse sustancialmente afectadas. Es importante entender que la selección más efectiva es la frecuencia de alelos favorables en la población objetivo es baja en los primeros ciclos de reproducción.
Cualquier protocolo impreciso para el fenotipado, particularmente en poblaciones de reproducción pequeñas o finitas, reducirá la eficiencia debido a la muy baja frecuencia de alelos favorables y ganancias genéticas.
Por lo tanto, existen diferentes tipos de técnicas de fenotipado que se implementan según el terreno de cultivo y la agenda de aplicación.
Fenotipado de campo de alto rendimiento (HTFP)
El fenotipado de campo de alto rendimiento utiliza una amplia gama de sensores y procesos de análisis para cuantificar la eficiencia, la fotosíntesis, la producción, el diseño, el crecimiento o la productividad de la biomasa de plantas individuales o rodales de plantas. Originalmente, algunos de estos sensores y procedimientos se desarrollaron en sensores remotos, algunos en agricultura de precisión, mientras que otros son procedimientos de imágenes basados en laboratorio. Se cuantifican el color de la planta, la reflexión espectral, la clorofila-fluorescencia, la temperatura y otras características, de las que se pueden extraer características como la biomasa, la arquitectura, el número de mazorcas, la capacidad fotosintética, la apertura estomática o la resistencia al estrés.
El fenotipado de plantas automatizado basado en imágenes con alto rendimiento se refiere a la detección y cuantificación no destructivas de las características de las plantas mediante el análisis de imágenes recopiladas a intervalos regulares y con precisión. Si bien la investigación fenómica ha atraído una atención considerable en la última década, la extracción de fenotipos numéricos significativos y confiables a partir de imágenes de plantas, particularmente al tener en cuenta sus componentes individuales, p. hojas, tallo, fruto y flor, sigue siendo un cuello de botella crítico para la traducción de los avances en la tecnología de fenotipado en conocimientos genéticos debido a varios desafíos, incluidas las variaciones de iluminación.
Fenotipado proximal
El fenotipado de plantas con vehículos y sensores terrestres se conoce como fenotipado proximal. El fenotipado proximal es una ciencia emergente que asocia la genómica con la agronomía y la ecofisiología vegetal al tiempo que combina sensores y tecnología automatizada. Durante el crecimiento y desarrollo de las plantas, el cuerpo funcional de la planta (FENOTIPO) se desarrolla a través de la compleja interacción entre la historia genética (GENOTIPO) y el entorno físico en el que se desarrollan las plantas (AMBIENTE). Estas interacciones determinan la eficiencia y productividad de las plantas medidas como biomasa acumulada y la eficiencia del rendimiento comercial y el uso de recursos. Para establecer estrategias para una planta sustentable, se debe incorporar el espectro completo de la ciencia de las plantas, desde la escala molecular hasta la de campo.
Fenotipado en Agricultura de Precisión
Existen requisitos algo diferentes para el fenotipado de plantas para la agricultura de precisión en comparación con el fenotipado proximal. Algunas aplicaciones de fenotipado necesitan diferentes enfoques y soluciones para el fitomejoramiento y, por lo tanto, este tipo de fenotipado se basa en optimizar rendimientos estables y garantizar la calidad de los cultivos. Este tipo de fenotipado se puede utilizar en la detección temprana de patógenos emergentes en las plantas para tomar medidas oportunas. La aplicación del fenotipado se diversifica en función de cultivos específicos y variantes de los cultivos.
Nuestro pensamiento:
Los enfoques actuales de fenotipado de campo de alto rendimiento tienen resultados prometedores que pueden usarse como marco para el crecimiento y la mejora en la agricultura moderna. Las aplicaciones de fenotipado confiables, rentables y en tiempo pueden cambiar las expectativas de resultados para los agricultores si se implementan de la manera correcta. Los agronegocios y AgTechs deben entender cómo aprovechar el fenotipado y mejorar el rendimiento a través de métodos sostenibles. El fenotipado puede hacer maravillas cuando se identifican los rasgos significativos de los cultivos y se replica genéticamente la calidad novedosa de estos rasgos. Sin embargo, esta es una visión para un futuro lejano; nada que no se pueda lograr. Además, los datos fenotípicos producidos deben ser adquiridos y procesados en
una forma de procesamiento cuantitativa, estable y rápida, en un formato que los usuarios finales lleguen a interpretar de forma explícita. La implementación del fenotipado en condiciones controladas demostrará ser beneficiosa tanto para los productores como para los consumidores, por lo que es una situación en la que todos ganan.
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