En los últimos años, la agricultura de precisión ha avanzado significativamente al integrar la genómica y la fenómica, dos disciplinas que permiten una comprensión completa de los organismos a nivel genético y fenotípico. La genómica se centra en el estudio del material genético completo de un organismo, mientras que la fenómica caracteriza meticulosamente sus rasgos físicos observables. La convergencia de estos campos tiene el potencial de revolucionar la agricultura moderna al mejorar la selección de cultivos y las prácticas agrícolas.
Avances en genómica
La genómica ha experimentado un gran progreso con la introducción de tecnologías como la secuenciación de nueva generación mediante plataformas como Illumina y Nanopore. Estas herramientas permiten una secuenciación rápida y precisa de genomas completos, facilitando la identificación de cultivos con rasgos genéticos superiores para su posterior desarrollo. Las herramientas de edición genética, en particular el sistema CRISPR-Cas9, también han surgido, permitiendo a los científicos modificar genes específicos de los cultivos de manera precisa, introduciendo mutaciones beneficiosas que mejoran la resistencia a enfermedades y otras características deseables. Además, la metagenómica, que estudia los genomas microbianos en muestras ambientales, ofrece conocimientos sobre los ecosistemas microbianos que influyen en el crecimiento y la salud de las plantas.
Avances en fenómica
La fenómica ha avanzado con el desarrollo de tecnologías de fenotipado de alto rendimiento, que utilizan sistemas avanzados de imágenes y sensores para recopilar datos detallados sobre los rasgos de las plantas en grandes poblaciones. Estas plataformas se pueden utilizar para seleccionar cultivos con características deseables, como un mayor rendimiento o mejor resistencia al estrés ambiental. La teledetección, otro avance clave de la fenómica, utiliza tecnología satelital para monitorear la salud y el crecimiento de los cultivos en grandes áreas, lo que permite a los agricultores implementar técnicas de agricultura de precisión de manera efectiva.
Integración de genómica y fenómica
La integración de la genómica y la fenómica está transformando los métodos de mejora tradicional al permitir el desarrollo de cultivos con mayor resistencia a plagas, enfermedades y desafíos ambientales. Al combinar datos genómicos con observaciones fenotípicas, los investigadores pueden identificar genes específicos asociados con características beneficiosas, como la resistencia a plagas. Esto acelera el proceso de mejoramiento y permite estrategias de mejora de cultivos más específicas.
Los modelos computacionales predictivos desarrollados a partir de la integración de datos genómicos y fenotípicos son especialmente potentes. Estos modelos permiten a los investigadores optimizar las estrategias de mejora prediciendo el rendimiento de las líneas de cría basándose en sus perfiles genómicos y fenotípicos. Esto reduce la necesidad de ensayos de campo extensos y acelera el desarrollo de variedades de cultivos mejoradas.
Avances tecnológicos e Integración de Datos
La integración de la genómica y la fenómica depende en gran medida de herramientas bioinformáticas, que pueden procesar eficientemente los grandes conjuntos de datos generados por las tecnologías de secuenciación y fenotipado. Por ejemplo, la integración de datos genotípicos y fenotípicos permite la detección temprana de posibles amenazas para los cultivos, como deficiencias de nutrientes o brotes de plagas. Esto posibilita intervenciones oportunas que optimizan la gestión de cultivos y aumentan los rendimientos, avanzando hacia una agricultura más eficiente y sostenible.
Pero el enorme volumen y la complejidad de los datos generados por las tecnologías de alto rendimiento requieren herramientas bioinformáticas robustas y sistemas de gestión de datos avanzados.
Estudios de caso
Varios estudios de caso han demostrado el poder transformador de combinar la genómica y la fenómica en programas de mejoramiento de cultivos. Por ejemplo, las plataformas de fenotipado de alto rendimiento se han utilizado para evaluar la resistencia a la sequía en cultivos, lo que permite la selección de variedades que pueden prosperar en condiciones de escasez de agua.
Fuente
Luis Vaschetto: Bridging Genomics and Phenomics in Precision Agriculture, AZO Life Sciences, https://www.azolifesciences.com/article/Bridging-Genomics-and-Phenomics-in-Precision-Agriculture.aspx
