Un software agiliza la selección de las mejores plantas de maíz mediante análisis de imagen

UNAL/DICYT Para seleccionar plantas en mejoramiento genético es necesario medir variables tanto en la parte aérea como por debajo del suelo, entre ellas longitud, color, grosor o apariencia de las raíces de una especie vegetal. Este proceso se realiza hoy mediante la observación humana, pero un software de uso libre y gratuito permitiría agilizar la labor sin perder el nivel de detalle, tanto en cultivos de maíz como de otros cereales.

El fitomejoramiento de plantas es el arte y la ciencia de seleccionar las mejores características genéticas de materiales vegetales, con el fin de que sean más productivas y tolerantes a enfermedades.

Verónica Coronado Aleans, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, explica que “para adelantar esta actividad es necesario seleccionar plantas que cuenten con las características deseables, como rendimiento y tolerancia a alguna enfermedad, entre otras”.

Con respecto a las plantas de maíz, se tuvo en cuenta no solo su parte aérea (lo que está por fuera de la tierra: tallo, hojas, frutos), sino también su parte radicular (las raíces). “Fue en estas últimas en las que nos enfocamos, pues su arquitectura es importante sobre la adquisición de recursos del suelo, las interacciones de las plantas y el ciclo de nutrientes en los sistemas agrícolas”, agrega.

La investigadora comparó los métodos manuales que se utilizan hoy en campo, es decir la observación humana medir características de la raíz, como longitud, diámetro y ángulos de raíces con el uso de un tablero de puntación de maíz desarrollado por el laboratorio de la Universidad Estatal de Pensilvania.

Esto se hizo con una metodología más tecnificada basada en el uso del software Root Estimator for Shovelomics Traits (REST, versión 1.0.1).

“En campo tenemos que seleccionar materiales que están en planes de mejoramiento genético (características de individuos). El trabajo es dispendioso. No obstante, comprobamos que es posible utilizar fotografías para agilizar el proceso”.

Para establecer la comparación se evaluaron manualmente 12 materiales vegetales con sus respectivas repeticiones, e hizo lo mismo utilizando la herramienta tecnológica.

“Se encontró una correlación para diferentes variables relacionadas con arquitectura de la raíz entre medidas manuales y analizados con el apoyo de imágenes digitales a través del software REST, favoreciendo procesos de fenotipado a gran escala con herramientas fáciles de utilizar”, dice.

“Alcanzamos entre un 60 y un 98 % de precisión. Además, con cada genotipo nos demoramos manualmente cerca de 3 min caracterizándolo, mientras con el programa el proceso se reduce a segundos”, destaca.

La investigadora analizó las raíces de plantas de maíz cultivadas en dos tipos de suelo térmico: en Santa Fe de Antioquia (de temperatura alta) y Llanogrande, Rionegro (de temperatura baja). “El ángulo de apertura fue una de las variables más importantes que analizamos. Cuando las raíces están todas hacia abajo, podemos hablar de estrés hídrico, mientras que si estas están abiertas hacia los lados, están tomando los nutrientes del suelo”.

“De igual modo, establecimos correlaciones entre las variables de las raíces y las condiciones del suelo. Si este está más o menos compactado, tiene influencia en el genotipo, de manera que entre más compactado está el suelo, más compactada estará la raíz. Así mismo, la porosidad del suelo puede afectar positivamente la zona radicular”, agrega.

El software REST es de uso libre y gratuito. Sin embargo, hasta la fecha no se había probado en el país. “Basta con tener una cámara y establecer el programa en un dispositivo como un computador. Los resultados son muy favorables. Además, sabemos que se podría usar para caracterizar otro tipo de cereales como trigo, cebada y arroz. Esta herramienta está a la vanguardia y sin duda hace el proceso de fenotipado mucho más ágil y eficaz”.