Argentina
July 8, 2021
Federico Cazzola, CONICET doctoral fellow, describes a system that boosts efficiency and reduces time and costs of breeding programs.
Vetch, Federico Cazzola, IICAR, speed breeding in pea. Ph: CONICET Photography
Legumes are an important component of the human diet. They provide food for animals and replenish soil fertility through biological nitrogen fixation. However, obtaining commercial varieties is a time-consuming process and most traditional breeding programs take 10-15 years to launch an enhanced pea variety. In this context, as part of his doctoral thesis, Federico Cazzola, CONICET doctoral fellow at the Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario (IICAR, CONICET – UNR) developed a system to increase the efficiency of breeding programs in pulses worldwide.
“Time in breeding programs is a key factor, so to shorten the cycles of a plant boosts the efficiency of breeding programs,” Cazzola explains. First, the scientist compared different rapid generation technologies in commercial varieties and then applied the most efficient ones in two segregating populations so as to develop a fast, simple and low-cost breeding system in pulses,” says the researcher.
“Speed breeding comprises a hydroponic system in the breeding chamber, with a photoperiod of 22 hours of light, which is provided through fluorescent tubes, and a controlled temperature,” Cazzola explains and adds: “Furthermore, a hormone from the group of anti-gibberellins, called flurprimidol, is used in order to generate more compact plants that allow precisely to work in a growth chamber under controlled conditions”.
For the researcher, the grain that is harvested beforehand facilitates a much more advanced development of the generations of pulses, or the other types of legumes, which manages to accelerate the improvement process and reduce it by half. “In this way, programs that previously took between 10 and 15 years can reach an improved variety in 6 or 7 years.”
Besides, another valuable aspect of the system developed by Cazzola is that it reduces costs by shortening the plant’s cycles. Furthermore, it can be integrated with other breeding technologies and it does not include transgenesis or gene editing. “This technology is presented as a revolution to increase the efficiency of breeding programs worldwide,” stresses the scientist.
Cazzola states that this system and the new research that could be developed from it, will position the country in a privileged place and will promote the development of the improvement and production of legumes. “This will benefit the population’s nutrition, food sovereignty and to increase the sustainability of Argentine productive systems,” the researcher concludes.
By Yasmín Noel Daus
References
Cazzola, F., Bermejo, C.J., Guindon, M.F. et al. Speed breeding in pea (Pisum sativum L.), an efficient and simple system to accelerate breeding programs. Euphytica 216, 178 (2020).
https://doi.org/10.1007/s10681-020-02715-6
Cazzola Federico, Bermejo Carolina Julieta, Gatti Ileana, Cointry Enrique (2021) Speed breeding in pulses: an opportunity to improve the efficiency of breeding programs. Crop and Pasture Science 72, 165-172.
https://doi.org/10.1071/CP20462
Speed breeding: una tecnología que promete aumentar la eficiencia en el cultivo de legumbres
Federico Cazzola, becario doctoral del CONICET, explica un sistema que aumenta la eficiencia y reduce el tiempo y los costos de los programas de mejoramiento.
Las legumbres son un componente importante de la dieta humana, proporcionan alimento a los animales y reponen la fertilidad del suelo a través de la fijación biológica de nitrógeno. Sin embargo, la obtención de variedades comerciales es un proceso que requiere mucho tiempo y la mayoría de los programas tradicionales de mejoramiento demoran entre 10 y 15 años en lanzar una variedad de legumbre mejorada. En este contexto, Federico Cazzola, becario doctoral del CONICET en el Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario (IICAR, CONICET – UNR) desarrolló una tecnología, como parte de su tesis doctoral, que permite aumentar la eficiencia de los programas de mejoramiento en legumbres a nivel mundial.
“El tiempo en los programas de mejora es un factor clave, por eso acortar los ciclos de la planta permite aumentar la eficiencia de los programas”, explica Cazzola. El primer paso del científico fue comparar diferentes tecnologías de generación rápida en variedades comerciales “y luego aplicar las más eficientes en dos poblaciones segregantes con el fin de desarrollar un sistema de crianza rápido, simple y de bajo costo en arveja”, agrega.
“Speed breeding está conformado por un sistema hidropónico en cámara de cría, con un fotoperiodo de 22 horas de luz, que es provista a través de tubos fluorescentes, y una temperatura controlada”, explica Cazzola. Y agrega: “Además, se utiliza una hormona del grupo de las antigiberelinadas, denominada flurprumidol, con el fin de generar plantas más compactas que permitan precisamente trabajar en una cámara de crecimiento con condiciones controladas”.
Por otro lado, el grano que se cosecha en forma anticipada admite, según el investigador, un desarrollo mucho más avanzado de las generaciones de arvejas, o de otro tipo de legumbres, que logra acelerar el proceso de mejora y reducirlo a la mitad. “De esta forma, programas que antes demoraban entre 10 y 15 años pueden alcanzar una variedad mejorada en 6 o 7 años”.
Otro de los aspectos valorables en el sistema desarrollado por Cazzola es que reduce indefectiblemente los costos al acortar los ciclos de la planta. Además, puede integrarse con otras tecnologías de mejoramiento y no incluye transgénesis o edición de genes. “Se presenta como una revolución para aumentar la eficiencia de los programas de mejoramiento a nivel mundial”, enfatiza el científico.
Para Cazola, tanto este sistema como las nuevas investigaciones que podrían surgir a partir del mismo, posicionarán al país en un lugar privilegiado y permitirán el desarrollo del mejoramiento y de la producción de legumbres. “Esto será muy beneficioso para la alimentación de la población, la soberanía alimentaria y para aumentar la sustentabilidad de los sistemas productivos argentinos”, reflexiona.
Por Yasmín Noel Daus
Referencia bibliográfica
Cazzola, F., Bermejo, C.J., Guindon, M.F. et al. Speed breeding in pea (Pisum sativum L.), an efficient and simple system to accelerate breeding programs. Euphytica 216, 178 (2020).
https://doi.org/10.1007/s10681-020-02715-6
Cazzola Federico, Bermejo Carolina Julieta, Gatti Ileana, Cointry Enrique (2021) Speed breeding in pulses: an opportunity to improve the efficiency of breeding programs. Crop and Pasture Science 72, 165-172.
https://doi.org/10.1071/CP20462
Topics
Species
