Frutas y verduras sin semillas

Antecedentes

Los frutos que se cultivan, venden y consumen son esencialmente el ovario maduro de una planta. En la naturaleza, las plantas frutales esparcen sus semillas, ya sea dejando caer sus frutos maduros al suelo o al ser devoradas por los animales, quienes luego excretan las semillas. La fruta sabrosa es simplemente el mecanismo por el cual la planta pasa sus semillas. Pero desde el punto de vista del consumidor humano, las semillas pueden ser una molestia. Escupir semillas duras y amargas disminuye el placer de comer uvas, por ejemplo. Como resultado, los horticultores han desarrollado variedades sin semillas de frutas y verduras populares. Las variedades sin semillas representan más de la mitad del mercado de uva de los Estados Unidos, la naranja navel sin semillas es un pilar de la industria de la naranja, y la sandía sin semillas tuvo una creciente popularidad desde su introducción en la década de 1990. Las frutas y verduras sin semillas se producen mediante un cruce meticuloso, y puede llevar décadas llevar una nueva cepa a la viabilidad comercial.

Historial

La crianza cuidadosa de plantas para producir los resultados deseados, como semillas pequeñas o frutos más grandes, se ha realizado desde los albores de la agricultura. El fundamento científico del fitomejoramiento comenzó a entenderse a mediados del siglo XIX, con la obra de Gregor Mendel. En 1856, Mendel, el padre de la genética, fue el primero en publicar sus hallazgos sobre las leyes estadísticas que gobiernan la transmisión de los rasgos de las plantas entre generaciones. Mendel estudió cómo los rasgos específicos de las plantas de guisantes de su jardín se transmitían a las generaciones siguientes, y formuló la idea de algún tipo de unidad dentro de las plantas que era responsable de la herencia. Su trabajo estuvo en barbecho durante algún tiempo, luego se extendió rápidamente a principios del siglo XX. A mediados del siglo XX, los investigadores habían establecido que la herencia se transmite por genes, que expresan información química que resulta en rasgos característicos. Para las frutas sin semillas, es importante comprender más detalles de la transmisión genética. Los genes en plantas y animales generalmente se despliegan en pares, llamados alelos. Un gen del alelo suele ser dominante y el otro recesivo. Esto significa que típicamente solo se expresa un rasgo en la composición biológica del organismo, aunque todavía hay un segundo gen para ese rasgo. Esto es importante porque cada célula de un organismo lleva un mapa genético completo de sí mismo, llamado cromosomas, en su núcleo. Cuando una célula se divide, los cromosomas se duplican y luego entra una copia en la nueva célula. La excepción son las células sexuales, el óvulo y el esperma. Estas células solo transportan la mitad del material genético, que es un cromosoma, o la mitad de cada par de genes. Cuando el óvulo y el espermatozoide se encuentran, los pares de genes se recombinan y el nuevo individuo creado a través de la reproducción sexual tiene un nuevo conjunto completo de material genético, con la mitad heredada de cada padre. En el fitomejoramiento tradicional, el horticultor intenta optimizar un rasgo cultivando juntas plantas que tengan, por ejemplo, semillas pequeñas. Si la nueva generación de plantas ha heredado el gen de la semilla pequeña de ambos padres, también debería tener semillas pequeñas y poder transmitir este rasgo a su descendencia a su vez. Muchos factores complican el panorama, de modo que en circunstancias reales solo un pequeño porcentaje de la descendencia puede mostrar el rasgo deseado.

Las naranjas sin semillas y las uvas sin semillas son el resultado del cultivo de plantas sin semillas de origen natural. La naranja navel desciende de un naranjo sin semillas encontrado en una plantación en Brasil en el siglo XIX. Este árbol era una mutación, es decir, algo en su material genético había cambiado espontáneamente, dando como resultado esta planta única. Los productores de naranjas propagaron nuevos árboles a partir del ombligo original, de modo que todas las naranjas ombligo disponibles en los mercados hoy en día descienden de ese árbol brasileño. Las uvas verdes sin semillas comunes de los supermercados descienden de una cepa de uva europea sin semillas que probablemente se originó entre los mares Negro y Cáucaso. Los viticultores esparcen esta variedad por todo el mundo, y la misma especie existe con muchos nombres diferentes. Se ha cultivado en los Estados Unidos desde al menos 1872 con el nombre de Thompson. Otras variedades de uva sin semillas, incluso las variedades rojas y negras, también descienden de la Thompson. El Thompson tiene una anomalía genética que hace que las semillas detengan el desarrollo. Aunque la flor es polinizada y el óvulo fertilizado, las semillas dejan de crecer después de algunas semanas. Entonces, la uva no está completamente sin semillas; más bien, las semillas se abortan y existen como pequeñas motas dentro de la fruta. Los cultivadores comerciales tratan las plantas con una hormona del crecimiento llamada giberilina, que normalmente es secretada por las semillas en desarrollo. Las flores se sumergen o se rocían con la hormona para que las uvas crezcan grandes y jugosas a pesar de las semillas detenidas.

Las sandías sin semillas comenzaron a ser un gran vendedor en los mercados de Estados Unidos en la década de 1990. Además de la conveniencia de tener pocas o ninguna semilla negra dura al consumir la fruta, la nueva variedad tiene una cáscara dura, lo que facilita su envío y le da una vida útil más larga. Las sandías sin semillas son estériles, es decir, sin semillas, porque tienen tres juegos de cromosomas. Esta condición se llama triploide. Las sandías estándar, como las uvas Thompson y la mayoría de los demás organismos, tienen dos juegos de cromosomas y se denominan diploides. Para producir sandías triploides, un padre diploide es polinizado por sandía tetraploide, que tiene cuatro cromosomas. Durante la reproducción sexual, el nuevo organismo hereda la mitad del material genético de cada padre. Como resultado, la nueva sandía obtiene un cromosoma del padre diploide y dos del tetraploide, lo que la convierte en triploide. El híbrido triploide prácticamente no tiene semillas. Produce muy pocas semillas, que se pueden plantar para cultivar nuevas sandías. Pero las nuevas plantas deben ser polinizadas por sandías diploides estándar para producir frutos.

Investigación y desarrollo

El desarrollo de una nueva variedad de frutas o verduras sin semillas es un proceso minucioso. Por lo general, la investigación la llevan a cabo horticultores que trabajan en un laboratorio de desarrollo agrícola o en una estación de investigación del gobierno, donde pueden dedicar años al trabajo. Un investigador estudia miles de plántulas para encontrar aquellas con las características deseadas. Al buscar una variedad sin semillas, también deben tenerse en cuenta otros factores. La fruta sin semillas no será comercialmente viable si no tiene buen sabor, si es propensa a las enfermedades, si está deformada, etc. La fruta debe ser tan buena como las variedades sin semillas, con la ausencia de semillas como una ventaja adicional. Entonces, el investigador cría plantas probables, estudia la descendencia y las cría con otras plantas probables. El desarrollador de Flame Seedless, una uva roja sin semillas, experimentó con más de 100.000 plántulas en el transcurso de la búsqueda. La planta que produjo la Llama fue un cruce de cinco variedades diferentes.

El proceso tradicional para el cultivo de frutos sin semillas consistía en cruzar una planta hembra sin semillas con una cepa de macho sin semillas. La descendencia no tenía semillas aproximadamente el 15% del tiempo. Entonces podría producirse una generación sucesiva a partir de este 15%. A partir de la década de 1980, los horticultores encontraron formas de acelerar el proceso cultivando el tejido de plantas sin semillas. Con las uvas, las semillas abortadas de la cepa sin semillas se cultivan en una placa de Petri o en un tubo de ensayo. Luego, estas cepas sin semillas se pueden cruzar con otras cepas sin semillas, lo que da como resultado una descendencia que no tiene semillas en un 50-100%. Esta técnica se ha utilizado con gran éxito con las uvas, acelerando el tiempo necesario para llevar al mercado una nueva variedad sin semillas. Con las sandías, la punta que brota de una planta sin semillas se coloca en una placa de Petri llena de reguladores de crecimiento y nutrientes, y de la punta brotarán hasta 15 plantas clonadas. Esta técnica también se ha utilizado para producir tomates sin semillas.

Cultivo

Ampliación

• 1 Después de que se desarrolla una nueva cepa, los productores comerciales de semillas otorgan licencias Segunda Ley de Mendel. comenzar a producir suficiente semilla en una escala lo suficientemente grande para venderla a los agricultores. El siguiente proceso dado es para sandías sin semillas. El cultivador de semillas comercial obtiene semillas o plántulas del desarrollador y las planta en un campo de aislamiento. Estas son las plantas tetraploides (cuatro cromosomas). El campo de aislamiento debe estar a tres millas de cualquier otro campo de sandía, para que las abejas no polinicen las plantas sin semillas con otras variedades. O el campo de aislamiento puede estar rodeado por otra planta, como el maíz. El campo de aislamiento es típicamente de uno a cinco acres. El cultivador mantiene cuidadosamente las plantas, probablemente tratándolas con una hormona del crecimiento. Las abejas polinizan las plantas, lo que produce posiblemente cientos de libras de semilla común. A continuación, esta semilla de reserva se planta en un campo de producción de semillas junto con una variedad de sandías diploides regulares. Cuando las plantas florecen, los cultivadores las polinizan a mano. El polen de la planta diploide masculina se transfiere a la flor tetraploide femenina. La fruta resultante tiene semillas triploides. Estas semillas se venden a los agricultores.

Germinación

• 2 Debido a que las plantas triploides son generalmente frágiles y se mueren fácilmente por temperaturas inadecuadas, generalmente se germinan en un invernadero y se transfieren al campo como plántulas. Las semillas triploides también tienen una capa inusualmente gruesa, por lo que el agricultor puede cortar el extremo redondeado de la semilla antes de plantar, para acelerar la germinación. El agricultor entierra las semillas en tierra ligera para macetas y agrega un poco de agua. Luego, el invernadero debe mantenerse a alrededor de 85 ° F (29 ° C). Una vez que la mayoría de las semillas han brotado, la temperatura se reduce a entre 70 y 80 ° F (21-27 ° C).

En el campo

• 3 Cuando las plántulas tienen de tres a cuatro semanas y han desarrollado dos o tres hojas, el agricultor las trasplanta al campo. El agricultor también debe plantar una sandía diploide estándar en el campo, una fila por cada dos o tres triploides. Estos pueden haber sido sembrados directamente en el campo antes o trasplantados al mismo tiempo. La variedad diploide se elige para madurar al mismo tiempo o antes que la triploide. Para evitar confusiones en el momento de la cosecha, el diploide también debe tener un color de cáscara diferente al triploide, para que quede claro cuál no tiene semillas. Ambas variedades crecen y maduran, y las abejas polinizan las flores. Las plantas triploides producen sandías sin semillas. Estos se cosechan y venden. Para cultivar más sandías triploides el próximo año, el agricultor debe empezar de nuevo con nueva semilla.

El futuro

Debido al éxito de los métodos sofisticados de cultivo de tejidos, el tiempo que lleva desarrollar frutas y verduras sin semillas está disminuyendo. Esto significa que los horticultores pueden planificar variedades para llenar vacíos específicos del mercado, como una uva negra sin semillas que madura en agosto, cuando hay pocas uvas negras disponibles. Otra técnica que puede acelerar la producción de variedades sin semillas es la transferencia de genes. Los biólogos pueden fusionar un nuevo gen en una planta frutal que le dice a la planta que produzca una hormona del crecimiento. La hormona del crecimiento estimula el crecimiento de la fruta incluso sin polinización. Las plantas no polinizadas no producen semillas. A fines de la década de 1990, este método se aplicó con éxito en tomates y sandías. Este tipo de biotecnología es una de las áreas de la ciencia vegetal de más rápido crecimiento. Por lo tanto, el futuro puede producir muchas más variedades de frutas y hortalizas sin semillas, sin el largo tiempo de prueba y desarrollo necesario en el pasado.