diciembre 18, 2020

Resistencia de Los Híbridos de Café a Condiciones Adversas

Según las investigaciones realizadas en 2016, en los próximos 30 años, el cambio climático podría eliminar más del 50% de las tierras aptas para el cultivo de café en el mundo. Debido a que se reduciría la cantidad de tierra apta para el cultivo clave que genera ganancias, un cambio como este tendría un enorme impacto en millones de pequeños caficultores en todo el mundo. 

Asumiendo que los efectos del calentamiento global no disminuirán, la única solución es desarrollar variedades de Arábica que prosperen en condiciones climáticas más diversas. Sin embargo, por el momento, el número de candidatos dentro de la variedad Arábica es muy limitado.

Por esta razón, en el marco del proyecto Breeding Coffee for Agroforestry Systems (cultivo de café para sistemas agroforestales), o BREEDCAFS, los investigadores de café están colaborando con un consorcio de 17 asociados en todo el mundo. Están experimentando en campos en Nicaragua, México, Camerún y Vietnam, cultivando plantas en laboratorios con ambientes controlados en Dinamarca, Francia y Portugal, y consultando las investigaciones científicas existentes para averiguar más acerca de las variedades más adecuadas.

Para saber más, hablé con algunos participantes de estos ensayos. Continúa leyendo para conocer cómo están haciendo “pruebas de choque” con la resistencia al cambio climático de diferentes variedades.

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híbridos de café

Cafetos cultivados en barriles bajo sombra artificial en Nicaragua

MITIGAR EL IMPACTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO

Sophie Léran es una joven fisióloga molecular especializada en café quien trabaja en CIRAD. Ella dice: “Nuestros esfuerzos están combinando experimentos perfeccionados y controlados en el laboratorio, además de un riguroso trabajo de campo para evaluar cómo ciertas variedades, y especialmente los nuevos híbridos de Arábica, responden al cambio climático”.

Para hacer frente al impacto del cambio climático, las variedades futuras deben ser capaces de sobrevivir en condiciones ambientales más exigentes, incluyendo sequías severas, aumento de las temperaturas extremas y mayores niveles de CO2.

Sin embargo, con las variedades existentes, los productores pueden empezar por cultivar cafetos bajo la sombra de árboles más altos utilizando técnicas agroforestales.

Las ventajas ecológicas del café cultivado bajo sombra ya se han discutido en el sector desde hace algún tiempo. Jean-Christophe Breitler es un investigador de café Arábica, quien trabaja en CIRAD. “[Los cafetos] se ven mejor bajo [otros] árboles”, explica. “Esto se debe a que el agua está más disponible, y las temperaturas son menores”.

Si bien el cultivo de café bajo sombra generalmente proporciona al productor un clima más favorable, los rendimientos pueden disminuir hasta en un 40%.

Esto puede explicarse por el hecho de que los cafetos en la actualidad han sido cultivados por generaciones anteriores para que se adapten a condiciones de pleno sol, en lugar de bajo sombra. 

Sophie me dice que uno de los principales objetivos del proyecto BREEDCAFS es seleccionar y probar las variedades adecuadas para los sistemas agroforestales en términos de calidad y productividad.

Con el fin de encontrar cafés adecuados, Jean-Christophe me dice que los investigadores están evaluando diferentes variedades en ensayos de campo en Nicaragua, México, Camerún y Vietnam. Se evalúan las plantas cultivadas en la finca y su rendimiento agronómico se evalúa a través de una serie de factores, como el crecimiento, el rendimiento, la composición bioquímica y la calidad en taza. 

Él dice que en México, Nicaragua y Camerún los investigadores están ensayando variedades híbridas de Arábica y cultivares locales bajo una cubierta ligera de sombra y otra densa a diversas altitudes. Los resultados se están utilizando posteriormente para poner a prueba programas de mejoramiento y seleccionar variedades híbridas de alto rendimiento para sistemas agroforestales. 

Una red para sombra cubre los cafetos en la Finca La Cumplida, Matagalpa, Nicaragua

En Nicaragua, por ejemplo, Jean-Christophe dice que los investigadores están estudiando específicamente los efectos del aumento de la temperatura en la maduración del fruto, la densidad de los granos y la calidad en taza. En estos ensayos, especifica que las plantas de café se cultivan en barriles de 200 litros, a diferentes altitudes y temperaturas; las plantas cultivadas a 1.500 m.s.n.m., por ejemplo, están generalmente expuestas a temperaturas alrededor de 5 °C por debajo de aquellas de 750 m.s.n.m.

Jean-Christophe me dice que el equipo de Nicaragua está recopilando una gran cantidad de información durante estas pruebas. Él dice que esto incluye características que son visibles en la propia planta (como la altura de la planta, el tamaño de la cereza, el rendimiento del fruto, etc.). Sin embargo, esta información también incluye la genética de la planta, la composición bioquímica de los granos y la calidad en taza, todo lo cual permite a los investigadores comprender mejor los mecanismos moleculares que se encuentran detrás de la calidad del café.

En Vietnam, Pierre Marraccini, investigador del CIRAD y Thuan Sarzynski, un estudiante de doctorado en CIRAD-ECOM, están estudiando la forma en la cual las plantas se adaptan a las condiciones de sequía en los sistemas agroforestales. Pierre y Thuan han expuesto las mismas variedades de Arábica a una serie de regímenes de agua (como el riego, las precipitaciones normales y la reducción del agua en un 30%) y están registrando posteriormente los mismos puntos de información durante los períodos secos y húmedos.

Pierre dice que, aunque su equipo evalúa el rendimiento de las diferentes variedades híbridas cuando se someten a estrés hídrico, también se centra en la capacidad de las variedades para recuperarse una vez que el estrés por la sequía ha terminado. En la investigación agrícola, este es el significado de “resiliencia”. 

híbridos de café

Pruebas de reducción de agua en Son La, Vietnam 

PRUEBAS CON CAFETOS EN LABORATORIOS

Las pruebas de campo son lo más parecido a las condiciones del “mundo real”. Sin embargo, Sophie explica que es difícil estudiar y comprender el efecto de un parámetro específico en el campo, dada la interacción con muchos otros factores ambientales fluctuantes. Esto hace que sea difícil precisar qué parte de la respuesta de la planta está asociada con un determinado cambio en el clima.

Sophie me dice que el equipo CoffeeAdapt de CIRAD en Montpellier está estudiando el efecto del cambio climático en los cafetos, centrándose en los daños causados por el aumento de la temperatura. Aunque el cambio climático se asocia principalmente con la elevación de la temperatura promedio, también conducirá a olas de calor más frecuentes y severas. 

Sophie dice: “Utilizando cámaras de crecimiento instaladas con condiciones de crecimiento óptimas (luz, temperatura, humedad, CO2, entre otras), y variando solo un parámetro, podemos desglosar los efectos específicos, destacar las variedades tolerantes o resistentes, e identificar los mecanismos moleculares implicados en la respuesta adaptativa al estrés. 

“Estas cámaras son herramientas poderosas que nos permiten imitar las condiciones de los campos y al mismo tiempo evitar las variaciones del clima (como el viento, la lluvia, las nubes), y también las plagas y enfermedades”, explica. “En este ejemplo, usamos estas cámaras de crecimiento con el fin de imitar una ola de calor. Los híbridos de Arábica fueron expuestos a temperaturas de 42 °C durante diez días consecutivos. Durante ese período, recogimos muestras y datos todos los días.

“Notamos los primeros síntomas de quemaduras en las hojas después de tres días. Ahora estamos planeando probar otras variedades para encontrar algunas plantas resistentes en el futuro, y señalar algunas que son más resistentes al estrés térmico.

“Este experimento se llevó a cabo en realidad solo unos meses antes de que la verdadera ola de calor dañara otros cultivos en junio de 2019 en Europa. ¡Nuestro peor escenario previsto no estaba muy lejos de la realidad!”

Una cámara de crecimiento en Portugal, para probar la elevación del CO2

Además de Sophie y su equipo en Montpellier, en Portugal, José C. Ramalho, investigador de doctorado en la Escuela de Agricultura de la Universidad de Lisboa, está probando la resistencia de los cafetos en las condiciones ambientales futuras proyectadas.

 “[En estas cámaras], puedes ver qué sucede, qué cambios ocurren en la célula de la planta con altos niveles de CO2, en sequía, con calor o frío… lo que quieras”, dice. “Creemos que los niveles de CO2 seguirán aumentando mucho en los próximos años”. 

En consecuencia, él dice que está organizando experimentos para probar el estrés de las plantas a “altos niveles de CO2, diferentes temperaturas y diferentes niveles de disponibilidad de agua”.

Él dice que no está claro cómo responderán las plantas, pero señala que en algunas condiciones, las proyecciones esperan que ciertas variedades tengan incluso un mejor rendimiento del que normalmente tendrían. José dice: “Si podemos lograr un mayor CO2 sin [aumentar la temperatura], las plantas producirían más”.

En general, los investigadores de la Universidad de Lisboa y del CIRAD esperan que los nuevos híbridos de café que están probando toleren y se adapten a las condiciones ambientales cada vez más agresivas, incluyendo mayores niveles de CO2, menos agua y más calor. Sin embargo, José dice que están particularmente interesados en encontrar el “punto de inflexión” en el cual “la aclimatación y la adaptación ya no sea posible”.

En la universidad de Copenhagen, los investigadores también están utilizando sus instalaciones para cultivar café en condiciones controladas. Anders Raebild y Athina Koutouleas son dos ecofisiólogos interesados en la adaptación a la intensidad de la luz.

En estos ensayos, Anders y Athina están imitando las diferentes densidades de árboles de sombra que los productores de café encuentran naturalmente cuando cultivan plantas en un sistema agroforestal. Cultivan híbridos de Arábica junto con sus progenitores bajo cinco niveles de luz diferentes, y posteriormente miden su capacidad de fotosíntesis, tasas de crecimiento y desarrollo de las cerezas, así como la expresión genética que resalta cada una de estas características.

“A pesar de las condiciones de poca luz que tenemos aquí en el hemisferio norte, hemos logrado cultivar plantas de café [produciendo] cerezas en un momento similar a su desarrollo natural en los ambientes tropicales, aunque solo suficientes granos para un par de tazas de café”, dice Athina. “Puede que seamos las únicas personas que cultivan café en serio en Dinamarca en este momento”. 

híbridos de café

Cafetos con diferentes grados de daño en las hojas después de un estrés por calor en las cámaras de crecimiento

ANÁLISIS DE LOS DATOS DE LOS ENSAYOS DE CAMPO Y DE LA CÁMARA DE CRECIMIENTO

Los datos de las pruebas de campo y de la cámara de crecimiento finalmente llegan a Marcus McHale, un investigador postdoctoral de la Universidad de Irlanda en Galway. Todos los datos registrados se almacenan en la base de datos de BREEDCAFS, desarrollada por Marcus. Hasta ahora, más de 16.000 árboles han sido listados y marcados individualmente con un código único. 

En primer lugar, para el trabajo de Jean-Christophe y Pierre en las pruebas de campo al aire libre, Marcus registra todos los rasgos medibles de las plantas de café (como el diámetro de los tallos, el tamaño de las hojas, etc.). Luego, en consecuencia, predice qué rasgos físicos pueden estar asociados con un resultado positivo. 

Marcus dice: “Por ejemplo, ahora mismo estamos prediciendo rasgos asociados con el rendimiento, como una mayor altura, o un tronco de mayor diámetro”.

Él explica que en última instancia, esto es valioso para un caficultor. “Si me entregas datos de 10.000 [plantas] individuales, puedo secuenciarlas y decirte inmediatamente cuáles son las de mayor valor”. Esta información se envía luego a los investigadores, quienes cultivan estos cafés seleccionados para la próxima generación de plantas de prueba. 

A medida que las plantas crecen, producen frutos y ofrecen más datos, toda esta información se repite en el modelo para hacerlo más preciso. Sin embargo, Marcus añade que a menudo no está claro específicamente por qué un cierto atributo físico de una planta puede estar correlacionado con un mayor rendimiento, solo sabemos que lo está.

Él añade que con la información de los ensayos de la cámara de crecimiento, es posible comprender el gen específico que conduce a alguna propiedad deseable (por ejemplo, mayor rendimiento), mediante el análisis transcriptómico, un método que analiza la composición genética de una planta. Esto proporciona una “captura de pantalla” de todos los genes activos en un momento determinado. 

Al final de los experimentos realizados en las cámaras de crecimiento, estas plantas se cortan, se congelan rápidamente en nitrógeno líquido y se envían a laboratorios especializados para la secuenciación del genoma y el análisis bioquímico.

Marcus luego analiza estos datos de manera similar. Él dice que, por ejemplo, hay datos que sugieren que hay un vínculo genético del tamaño de las aberturas microscópicas de las hojas de una planta de café con su capacidad de “respirar”. 

En teoría, quienes cultivan café pueden entonces identificar este gen específico y traspasarlo a los productores en otros climas de prueba; aquellos donde los niveles de CO2 sean mucho más altos, por ejemplo. En teoría, estas plantas tendrían entonces una mayor capacidad para enfrentar el impacto del cambio climático.

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Cosechando granos de café en Vietnam para un ensayo de altitud

Al combinar experimentos de campo y ensayos controlados, los investigadores han podido estudiar los cafetos y la posible reacción que ciertas variedades tendrán ante los efectos del cambio climático. Esto abarca desde el comportamiento de los cafetos en los sistemas agroforestales hasta la expresión genética de ciertos rasgos deseables o no deseables. 

Los investigadores de BREEDCAFS han considerado las necesidades de los caficultores en el curso de este proyecto. Han recabado su opinión sobre variedades específicas mediante encuestas en todos los países participantes, y también han aprovechado las expectativas de los consumidores de café. En todos los ensayos de campo se han enviado posteriormente muestras a tostadores locales o europeos (incluido Illycafè) para evaluar la calidad en taza.

A pesar de los desafíos que enfrenta el sector cafetero en relación con el cambio climático, este proyecto amplio y exhaustivo está trabajando para encontrar una solución. Los participantes esperan que de este proyecto surjan variedades que ofrezcan a los consumidores perfiles de taza de alta calidad, junto con un mejor rendimiento y resiliencia para el productor. En consecuencia, los caficultores terminan aumentando su seguridad financiera a largo plazo, y es de esperar que puedan mitigar el impacto del cambio climático en su sustento. 

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Crédito de las fotos: Benoît Bertrand, Jean-Christophe Breitler, Sophie Léran, Pierre Marraccini, Thuan Sarzynski

Traducido por Tati Calderón. Traducción editada por María José Parra.

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