Comité Consultivo Internacional del Algodón

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The

Recorder

Volumen XXXVIII, No. 4

ISSN 1022-6303

ICAC

Comité Consultivo Internacional del Algodón

• Dr Keshav Raj Kranthi ... 2

• Dr Fred Bourland ... 11

• Dr Sukumar Saha ... 15

• Dr Yusuf Zafar ... 20

• Dr Ibrokhim Y. Abdurakhmonov ... 22

• Dr Mehboob-ur-Rahman ... 25

• Dr Greg Constable ... 31

• Dr Jack C. McCarty Jr ... 34

• Dr David M Stelly ... 37

• Dr Baohong Zhang ... 40

• Dr John Zhihong Yu ... 42

• Dr K Raja Reddy ... 44

Visión de algodón 2030

por los ganadores del Premio al

Investigador del Año del ICAC

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Editorial

The ICAC RECORDER (ISSN 1022-6303) se publica cuatro veces al año por la Secretaría del Comité Consultivo Internacional del Algodón, 1629 K Street, NW, Suite 702, Washington, DC 20006-1636, EE.UU. Editor: Keshav R. Kranthi <[email protected]>. Precio de la suscripción: $220.00 (edición impresa).

¿Qué signi ica la “Visión 2030” para el mundo del algodón? Bueno, signi icaría mucho si proviene de los mejores en el negocio de la ciencia, la investigación y el desarrollo del algodón. Esta edición del ICAC RECORDER contiene las “entrevistas de la Visión 2030” de los líderes de la generación actual en la ciencia del algodón. Cada año, el CCIA reconoce a un cientí ico algodonero de- stacado para el Premio al Investigador del Año del CCIA. Trece eminentes cientí icos del algodón han recibido el premio desde 2009. A los ganadores del premio se les hicieron 10 preguntas y sus respuestas están documentadas en esta edición. La idea es proporcionar pistas intelectuales sobre los posibles desa íos actuales y futuros para la generación más joven de cientí icos del algodón. Personalmente, disfruté leyendo las respuestas y aprendí de la sabiduría y el intelecto de los cientí icos destacados, todos los cuales han dedicado casi toda su vida al avance de la ciencia del algodón.

Los avances cientí icos están bendecidos con entusiasmos inconmensurables, inconcebibles e inesperados todo el tiempo. La base de las civilizaciones está llena de historias de investigación y desarrollo a lo largo de la historia de la humanidad. La emo- ción es interminable a medida que la historia de la ciencia continúa in luyendo en nuestras vidas de todas las formas posibles.

Es casi imposible predecir lo que le deparará el futuro a la ciencia. La visión para 2030 que tenemos hoy se basa en el conocimiento que se ha acumulado de la ciencia hasta ahora. Pero curiosamente, como hemos presenciado a lo largo de los años, un solo descubrimiento o invención cientí ica mañana puede cambiar toda la trayectoria de los avances cientí icos en todos sus campos relacionados y, por lo tanto, la trayectoria de nuestra visión. ¿Quién hubiera pensado, hace 70 años, que el desmoro- namiento de la estructura helicoidal del ácido nucleico de doble cadena de un hilo microscópico llamado ADN cambiaría nuestro mundo, especialmente para las tecnologías médicas y agrícolas? ¿Quién hubiera pensado, hace 40 años, que se inventaría una técnica revolucionaria llamada “reacción en cadena de la polimerasa (PCR)” y que cambiaría la forma en que las ciencias biológi- cas llevan a cabo la investigación? ¿Quién hubiera pensado, hace 30 años, que las plantas de algodón que expresan genes bacte- rianos conquistarían el mundo? ¿Quién hubiera pensado hace 20 años que se inventaría una tecnología llamada CRISPR-CAS9 para la edición de genes especí icos de un sitio de una manera absolutamente precisa que abriría una miríada de posibilidades en la medicina y la agricultura?

Todas estas tecnologías han in luido drásticamente en la forma en que se ha llevado a cabo la ciencia desde su invento y descubrimiento. Los enunciados de la visión documentados antes de esos inventos sin duda habrían sido muy diferentes de lo que son hoy. Sin embargo, nuestros pensamientos, puntos de vista e ideas se documentarán ahora con la idea de que pueden ayudar a la próxima generación a construir su ciencia en el edi icio que edi icamos.

Por otro lado, quizás no sea así como funciona la ciencia. Nuestra generación de cientí icos puede soñar con llegar a Marte, pero pronto alguien comenzará a soñar con llegar a estrellas distantes. Espero que todos vivamos lo su iciente para dis- frutar de ver a la generación más joven descartar nuestras visiones y reemplazarlas con nuevas ideas radicalmente diferentes, excitantes y emocionantes. Ofrezco mis felicitaciones a nuestra generación y mis mejores deseos a la próxima.

-Keshav R Kranthi

RESEARCHER OF THE YEAR AWARD

WINNERS

2009 2010 2011 2012 2012

2016 2017 2018 2019 2020

2013

2014 2015

Dr KRANTHI Dr BOURLAND Dr SAHA

Dr STELLY Dr ZHANG Dr YU

Dr RAHMAN Dr CONSTABLE Dr McCARTY

Dr PATERSON Dr ZAFAR Dr ABDURAKHMONOV

Dr REDDY

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El Dr. Keshav R Kranthi es jefe de la Sección de Información Técnica del Comité Consultivo Internacional del Algodón (CCIA), Washington DC. Antes de formar parte del CCIA en marzo de 2017, el Dr. Kranthi trabajó

2006, Miembro de la Academia Nacional de Ciencias Agrícolas en 2009, Miembro de la Sociedad India de Mejoramiento del Algodón en 2017 y el Premio de Reconocimiento Fitosanitario en 2016 que otorga la Academia Nacional de Ciencias Agrícolas. El Dr. Kranthi desarrolló y comercializó cuatro kits de detec- ción de Bt. Los kits se hicieron populares con ventas de US$ 1.045.000 durante los primer- os cinco años de comercialización. Desarrolló Estrategias de Manejo de la Resistencia a los Insecticidas para el algodón y facilitó (como líder del equipo de Technology Mini Mission II) su diseminación en 1.500 pueblos en nueve distritos de cultivo de algodón en aproxima- damente 200.000 ha con 80.000 productores participantes. El Dr. Kranthi desarrolló estrategias de manejo de la resistencia para retrasar el desarrollo de la resistencia al al- godón Bt en los gusanos de la cápsula y la resistencia de los insectos a los insecticidas. Las estrategias de manejo de la resistencia al Bt se desarrollaron sobre la base de un modelo estocástico (Kranthi y Kranthi 2004, Current Science, 87: 1096-1107).

Visión del algodón 2030

Keshav Raj Kranthi, India

Investigador del Año del CCIA 2009

Los tres grandes desafíos para el sector algodonero en la próxima década

1. Bajos rendimientos

2. Degradación de la salud del suelo 3. Plagas de insectos y enfermedades Bajos rendimientos

El rendimiento promedio de algodón durante los últimos 15 años (2004 a 2019) fue de 773 kg de ibra por hectárea (kg/

ha) de un promedio de 33 millones de hectáreas. Los datos muestran que los rendimientos mundiales se han estancado en los últimos 15 años con bajos rendimientos en India y África que deprimen las cifras mundiales. Los rendimientos se han estancado en África durante los últimos 40 años y en India durante los últimos 15 años. Los rendimientos del algodón tan- to en África como en India han sido menos de la mitad de los rendimientos cosechados en el resto del mundo (rendimientos del mundo menos África e India). Por lo tanto, los bajos rendimientos en África e India son grandes desa íos. A nivel mundial, el algodón se cultivó en 34,2 millones de hectáreas (en 2019; de las cuales, África (13,5%) e India (39,1%) juntas ocuparon más de la mitad de la super icie, pero contribuyeron

solo con el 30% (7,9 millones de toneladas) de la producción mundial (26,1 millones de toneladas). El resto del mundo aporta el 70% (18,2 millones de toneladas) de la producción de apenas 47,4% de la super icie mundial con un promedio de 1116 kg/ha.). Históricamente, los rendimientos promedio mundiales (763 kg/ha en 2019) son bajos debido a los meno- resrendimientos en África e India. En 2019/20, al igual que en años anteriores, África tuvo los rendimientos de algodón más bajos (395 kg de ibra/ha) del mundo, seguido de India (456 kg/ha).

Tabla 1: Bajos rendimientos en África e India

Área Producción Rendimiento Millones

Hectáreas

Millones de

Toneladas Fibra Kg/Ha

Mundo 34.2 26.1 763

India 13.3 6.1 456

África 4.6 1.8 395

Resto del

Mundo 16.3 18.2 1116

como cientí ico del algodón desde 1991 y fue director del Instituto Central de Investigación del Algodón (CICR, por sus siglas en inglés) en Nagpur, India, de 2008 a 2017. El Dr. Kranthi fue premiado con medalla de oro en el PhD del Instituto de Investigación Agrícola de India (IARI, por sus siglas en inglés) en Nueva Delhi. El Dr. Kranthi tiene una patente otorga- da en Sudáfrica, México, China y Uzbekistán y seis solicitudes de patente en India. Inventó kits inmunológicos para detectar el Bt en cultivos transgénicos, insectos resistentes a insecticidas y plaguicidas falsos. Fue pionero en el desarrollo de estrategias nacionales para el manejo de la resistencia a los insecticidas, el manejo del gusano de la cápsula, el manejo de la mosca blanca y la mejora sostenible del rendimiento a través de sistemas de siembra de alta densidad. Ha publicado 54 artículos de investigación revisados por pares y pre- sentado 38 artículos por invitación en 28 países. Ganó dos premios internacionales y 10 premios nacionales en India. Fue el primer ganador del Premio al Investigador del Año del CCIA en 2009. Recibió el Premio ICAR al Líder del Mejor Equipo de Investigación en

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Degradación del suelo y salud defi ciente del suelo

La degradación de la tierra seguirá siendo un problema mundial importante para el siglo XXI debido a su impacto adverso sobre la productividad agronómica y el medioambiente, así como por su efecto sobre la seguridad alimentaria y la calidad de vida (Eswaran et al, 2001).

La salud del suelo en la mayoría de las regiones algodoneras del mundo es una preocupación importante para la productividad. Los sistemas de producción de algodón durante varias décadas han estado sujetos a labranza excesiva y aplicaciones de agroquímicos, lo que ha provocado la degradación del suelo y una salud de iciente del suelo. La degradación del suelo es uno de los principales factores de la baja productividad en las tierras áridas de secano, incluidas África y el centro de India.

Casi el 75% de la tierra del mundo se ha degradado (Xie et al, 2020); el 65% de las tierras agrícolas en África subsaha- riana (Zingore et al, 2015); más del 40% de la tierra cultiva- ble de China está degradada (Delang, 2018), así como más del 67% de las tierras agrícolas de India están degradadas (Dhruvanarayana y Babu, 1983).

En India, la erosión del suelo por el agua es la amenaza más grave, que afecta al 82,57% de la super icie total, seguida de la erosión eólica (12,40%), los suelos ácidos (17,94%) y otros factores (ICAR & NAAS 2010). La degradación del suelo conduce invariablemente a la erosión de la biodiversidad y a la pérdida de materia orgánica del suelo (MOS), lo que a su vez resulta en una pobre fertilidad y bajos rendimientos ya que la MOS es una rica fuente de nitrógeno mineralizado (N), fósforo (P), azufre (S) y otros nutrientes (Baldo y Broos, 2011).

Los cultivos de algodón que crecen en suelos con poca materia orgánica, nutrientes desbalanceados y pobre salud del suelo sufren de ecosistemas de icientes, mala salud, estrés nutricional, estrés hídrico y pestilencia severa, lo cual produce una baja productividad y consecuencias socioeconómicas negativas.

Plagas de insectos y enfermedades

India, China, EE.UU., Pakistán y Brasil juntos contribuyen en más del 75% de la producción mundial de algodón cada año.

Estos cinco principales países productores de algodón están luchando contra algunas plagas de insectos y enfermedades que han estado ocasionando pérdidas de rendimiento a pesar del uso intensivo de plaguicidas o enfrentan amenazas inminentes de plagas.

Al menos cinco plagas de insectos y una enfermedad son cono- cidas por su notoriedad, a saber, el picudo, el gusano de la cáp- sula del algodón, el gusano rosado, la mosca blanca, los trips y el virus de la rizadura de la hoja del algodón.

Se sabe que estas plagas de insectos y la enfermedad causan grandes pérdidas económicas en las cosechas y son di íciles de manejar.

Tabla 2. Factores de estrés biótico en los cinco mayores productores de algodón

Plagas/

Enfermedades

USA Brasil China India Pakistan

Picudo ** *****

Gusanos de la cápsula resistentes al Bt

• Gusano Rosado * ** ***** *****

• Helicoverpa &

Heliotis sp. ** * ** *** **

Mosca Blanca * ** ** **** ****

Virus del enrollamiento

de la hoja ***** *****

Trips **** ** *** ** **

* El número de asteriscos indica la intensidad de la amenaza inminente, como se deduce de los trabajos de investigación.

El picudo es un problema grave en América del Sur, donde el algodón se cultiva principalmente en Brasil y Argentina. El gusano rosado de la cápsula ha desarrollado recientemente altos niveles de resistencia al algodón Bt, emergiendo así como una amenaza en India y Pakistán.

Las inminentes amenazas de los gusanos de la cápsula en India, Brasil, Pakistán, Estados Unidos y China mere- cen una seria atención. Por cierto, India, China, Estados Unidos, Brasil y Pakistán son los mayores usuarios de tec- nologías de algodón biotec resistente a insectos y ahora dependen casi por completo de las características biotec en sus variedades de algodón. La dinámica de la productividad y la producción de algodón en el mundo depend- erá de cuán bien estos cinco países principales combaten la amenaza de estos seis factores conocidos de estrés biótico.

Nuevas tecnologías de producción que pueden romper las barreras de rendimiento

Varias tecnologías de producción de cultivos contribuyen a altos rendimientos y actualmente se consideran las mejores prácticas en todo el mundo. Algunas de estas tecnologías probablemente no serían tan e icaces para marcar una gran difer- encia en los países desarrollados y tanto como podrían serlo en el aumento de los rendimientos en India y África.

Estas tecnologías abarcan:

• Reguladores de crecimiento para la retención de las botones lorales formadas tempranamente

• Siembra de alta densidad (para África e India)

• Técnicas agrícolas regenerativas para el manejo de la salud del suelo

• Técnicas de ingeniería ecológica para el manejo de los es- treses biótico y abiótico

A continuación, se enumeran algunas de las mejores prácticas.

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Retención de las botones fl orales formadas tempranamente.

La retención de los botones lorales formados tempranamente es una estrategia sólida para altos rendimientos y el manejo del gusano rosado. ¿Por qué proteger los botones lorales y cápsulas formadas tempranamente? Las cápsulas del primer, segundo y tercer punto de fructi icación de una rama simpodi- al (fructi icación) representan cápsulas de las botones lorales formadas tempranamente. Contribuyen a los altos rendimientos más e icientes energéticamente y a una mejor calidad de la ibra en poco tiempo. La caída de las botones lorales y las cápsulas se puede prevenir recti icando las de iciencias de fós- foro y boro; proporcionando agua adecuada; reduciendo los efectos de sombra a través del manejo del follaje; protegiendo contra plagas de insectos y uso de inhibidores de etileno. El objetivo es una retención de cápsulas del 70-80%, especialmente de cápsulas en los nodos de la 1ª y 2ª posición en las ramas simpodiales. Los estudios muestran que estas cápsulas contribuyen al 60% y 30% del rendimiento del algodón en rama, respectivamente. Las cápsulas en las ramas simpodiales de la región central contribuyen al menos al 70% del rendimiento del algodón en rama. El manejo apropiado de nutrientes, agua y plagas ayuda a retener las partes fructíferas, especialmente las cápsulas. La retención de las botones lorales y las cápsu- las formadas tempranamente es fundamental para obtener altos rendimientos en la menor duración posible del cultivo.

La protección de las botones lorales y las cápsulas formadas tempranamente contra la caída ayuda a mejorar el manejo de plagas de insectos y enfermedades, una mayor e iciencia en el uso de nutrientes, una mejor e iciencia en el uso del agua y un índice de cosecha más alto. Las plantas que sufren de la caída de botones lorales y cápsulas de formación temprana respon- den produciendo un crecimiento vegetativo adicional en un es- fuerzo por compensar las pérdidas de frutos, lo que resulta en un retraso en la fructi icación y la madurez. Esto produce un cultivo de mayor duración que tiene una ventana de loración y fructi icación más prolongada, lo cual lo hace más vulnerable al estrés por sequía, la demanda de nutrientes y las plagas de insectos y enfermedades. Las plantas de algodón tienen una tasa de crecimiento predecible basada principalmente en unidades de calor. Los insumos óptimos y la ausencia de estrés permiten un crecimiento apropiado. Monitorear la tasa de crecimiento de las plantas en función de las unidades de calor ayudará a diagnosticar y recti icar los problemas de manera oportuna para garantizar la retención de cápsulas en al menos 50%-60% y obtener altos rendimientos.

• En promedio, las plantas de algodón producen de 1 a 1,5 botones lorales por día a partir del día 35 al 40 después de la germinación.

• Es sumamente importante proteger al menos el 70%-80%

de las primeras 30 botones lorales formadas por planta (40-70 días después de la germinación) y ser capaz de proteger al menos 70%-80% de las primeras 20 cápsulas formadas por planta (60-90 días después de la germinación).

• La retención entre 12 y 15 cápsulas sanas por planta

conduce a altos rendimientos de 1500 a 2000 kg de ibra por hectárea en una distancia de 90 x 10 cm dentro de 150 a 160 días.

• La retención de las botones lorales/cápsulas formadas tempranamente es la estrategia más e icaz para combatir el gusano rosado de la cápsula en India. Las cápsulas de formación temprana escapan a la infestación del gusano rosado y tienen una mejor calidad de ibra. El gusano rosado de la cápsula es una plaga de inal de temporada en India y afecta principalmente a las cápsulas que se forman tardíamente.

¿Cómo retener los botones fl orales formados tempranamente?

Monitorear el cultivo para la retención de botones lorales y cápsulas durante 50 días a partir del inicio de las botones en un cultivo de 40 días. La caída de las botones podría ocurrir debido a de iciencias de nutrientes, daño por insectos, sequía, anegamiento, condiciones nubla- das o efectos de sombra entre plantas. Si se nota la caí- da de las botones lorales, diagnostique el factor causal e inicie medidas de control inmediatas. La caída de las botones lorales se puede prevenir utilizando cualquiera de las siguientes estrategias:

ᵅ Nutrientes como nitrógeno, fósforo y boro

ᵅ Reguladores de crecimiento como Cloruro de Mepiquat o Paclobutrazol para el manejo del follaje para prevenir los efectos de sombreado

ᵅ Inhibidores de etileno como aminoetoxi vinil glicina o 1-metil ciclopreno

ᵅ Hormonas vegetales como el ácido 1-naftalenacético para reducir la caída de las botones lorales

ᵅ Insecticidas ecológicos como Bt, NPV, Piriproxifeno, Buprofezina, Indoxacarb, Clorantraniliprol, etc., para controlar míridos o gusanos de la cápsula

ᵅ Utilizar reguladores de crecimiento (o ácido acéticon- aftaleno) o insecticidas en el control de míridos y/o gusanos de la cápsula, para evitar la caída de las botones.

El objetivo es una retención de 70%-80% de las botones/cápsulas. La retención alrededor de 12 a 15 cáp- sulas sanas por planta conduce a altos rendimientos de 1500 a 2000 kg de ibra por hectárea en 90x10 de distancia dentro de 150-160 días.

Siembra de alta densidad.

Se obtienen altos rendimientos en todo el mundo tanto en plantas de baja como de alta densidad. Sin embargo, los altos rendimientos se consiguen en menos tiempo y de manera más e iciente a partir de cultivos de mayor densidad en compara- ción con cultivos con poblaciones de plantas de baja densidad.

Además, se pueden obtener altos rendimientos con campos de baja densidad sembrados en una distancia de 90x60cm, 90x90cm, etc., pero se necesita más tiempo para proteger y retener un mayor número de botones lorales/cápsulas por planta para altos rendimientos, lo que también hace que las cápsulas formadas tardíamente sean vulnerables al gusano rosado, el estrés hídrico y el estrés nutricional. El algodón en India y África se siembra generalmente en una distancia de

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90x60 cm, produciendo una población de campo de 18.518 plantas por hectárea. Para obtener el rendimiento promedio mundial de ibra de 800 kg/ha en esos campos, cada planta debe retener un promedio de 29 cápsulas (1,5 g de ibra por cápsula). El rendimiento promedio de India es de 500 kg/ha, lo cual indica una retención de 18 cápsulas por planta en promedio. El rendimiento promedio de África es de 350 kg/ha, que indica una retención promedio de 13 cápsulas por planta. El algodón se siembra a 90x10cm de distancia en Australia, Brasil, China, México, España, Grecia y EE. UU., para obtener una población de campo de 111.111 plantas por hectárea. Para conseguir un rendimiento promedio mundial de ibra de 800 kg/ha en esos campos, cada planta debe retener un promedio de 5 cápsulas/planta (1,5 g de ibra por cápsula). Estos países cosechan de 950 a 2000 kg de ibra por hectárea, lo cual indica una retención de seis a 12 cápsulas por planta, respectivamente. En promedio, las plantas de algodón producen una yema loral por día a partir de los 35-40 días de edad. Para obtener un rendimiento de 800 kg de ibra por hectárea, es relativamente e iciente y más fácil monitorear y proteger 10 botones lorales formadas tempranamente por planta en una población de plantas de 111.111 plantas/ha, lo que podría resultar en la retención inal de casi 5 cápsulas por planta - en comparación con la protección de 60 botones lorales formadas tempranamente en una población de plantas de 18.518 plantas/ha., que podría producir la retención inal de 29-30 cápsulas por planta. Existen varias ventajas de una plantación de mayor densidad.

La siembra densa a 8-10 plantas por hilera de un metro con hileras de 80-100 cm de distancia reduce la carga isiológica en plantas individuales. La siembra densa reduce la duración de la ventana crítica de formación de cápsulas para facilitar el manejo e iciente de agua y nitrógeno. Reduce el número de ramas monopodiales para aumentar el índice de cosecha. La siembra densa también reduce el número de cápsulas de mala calidad en la región terminal superior de la planta y más allá del tercer nodo en las ramas simpodiales más largas.

Manejo de la salud del suelo.

La salud del suelo es la clave para lograr una mayor e iciencia en el uso del agua y nutrientes en la agricultura. Los suelos ricos en materia orgánica, microbios y organismos del suelo permiten una mejor retención y translocación del aire, el agua y los nutrientes. Los suelos saludables permiten la absorción de los macro y micronutrientes esenciales para producir un cultivo saludable que tiene una mejor capacidad para combatir el estrés biótico y abiótico.

Tecnologías como cultivos de cobertura, barbecho mejorado, labranza mínima, estiércol, biofertilizantes y reciclaje de residuos de cultivos mejoran la salud del suelo. En las regiones de secano, los métodos de conservación del agua, como la recolec- ción de agua, la siembra en camellones, la cobertura con man- tillo, la labranza de conservación, el enriquecimiento orgánico, el drenaje, el goteo y los aspersores, el drenaje del exceso de agua, los cultivos de cobertura, etc., son muy importantes para conservar y proporcionar la humedad apropiada del suelo al

cultivo, especialmente durante su etapa crítica de formación de cápsulas. Las prácticas agrícolas regenerativas, como la labranza reducida, minimizan la degradación del suelo y aumentan la e iciencia en el uso del agua y nutrientes.

Los cultivos de cobertura de leguminosas se utilizan para el manejo de la humedad del suelo, las malezas y el nitrógeno. La rotación de cultivos y los cultivos intercalados con cultivos de raíces poco profundas o cultivos de leguminosas también ayudan a reducir la erosión del suelo. Las tecnologías para mejorar el barbecho con cultivos de leguminosas ayudan muchísimo a mejorar el nitrógeno y la materia orgánica.

La cosecha de algodón tiene más hambre y sed durante la for- mación de las cápsulas. Asegúrese de que la planta obtenga del 70% al 80% de su requerimiento de nitrógeno y agua durante la ventana crítica de formación de cápsulas verdes. Si bien las prácticas agrícolas regenerativas se utilizan para mejorar la materia orgánica y la salud del suelo, las prácticas agronómi- cas deben ajustarse para reducir la duración de la ventana crítica de las plantas mediante el desarrollo de sistemas de siembra de alta densidad. Los nutrientes como el potasio, el fósforo, el boro y el zinc desempeñan una función crucial en los rendimientos, al igual que el pH del suelo. En condiciones de secano, las consideraciones clave son el tiempo de siembra, la ventana de monzones, la densidad de siembra y el manejo de nutrientes para garantizar que el desarrollo de las cápsulas verdes obtenga los insumos óptimos para un buen crecimiento y rendimiento. Las tecnologías de precisión para el manejo de nutrientes ayudarán a evitar el exceso de nitrógeno y recti icar las de iciencias de nutrientes.

Ingeniería ecológica para el manejo del estrés biótico y abiótico.

El algodón padece de estrés biótico y abiótico. Los factores de estrés biótico incluyen plagas de insectos, enfermedades y malezas. Los factores de estrés abiótico abarcan sequía, anegamiento, salinidad, altas precipitaciones y temperaturas extremas. Entre los factores de estrés biótico, las plagas de insectos producen las máximas pérdidas de rendimiento en el algodón. Algunas enfermedades bacterianas, fúngicas y virales también dañan el cultivo y reducen los rendimientos, pero en grados variables en diferentes partes del mundo.

Generalmente, los productores pre ieren el control químico de plagas de insectos, enfermedades y malezas debido a su rápida acción. Sin embargo, los plaguicidas químicos tienen efectos secundarios negativos sobre la ecología y el medioambiente.

La mayoría de los insecticidas provocan el resurgimiento de las plagas, lo que requiere el uso repetido de insecticidas y sus mezclas, que a su vez genera resistencia a los insecticidas en las plagas de insectos objetivo, un control de iciente de las plagas y pérdidas de cosechas. La ingeniería ecológica se basa en el uso de sistemas de cultivo y métodos culturales para la manipulación del hábitat que son desfavorables para las plagas, pero mejoran la supervivencia y el crecimiento del control biológico natural. La ingeniería ecológica mejora el rendimien- to de los controles biológicos y reduce la necesidad de insecticidas químicos. Varias prácticas ecológicas integradas, como

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cultivos de cobertura, cultivos intercalados, cultivos trampa, biofertilizantes, bioplaguicidas, cubierta orgánica, estiércol, aplicación de compost, etc., tienen los efectos menos perturba- dores en el control biológico natural. Estrategias simples como la elección de ‘cultivares resistentes a las plagas chupadoras’,

‘siembra oportuna’, ‘evitar el exceso de fertilizantes nitrogena- dos’, ‘crecimiento de cultivos intercalados que albergan insectos bené icos’, ‘uso de bioplaguicidas, control biológico e insecticidas selectivos a niveles de umbral económico de las plagas de insectos’ puede ayudar en el manejo efectivo de plagas con una mínima intervención química y con los efectos menos per- turbadores en el ecosistema.

Avances prometedores recientes en la ciencia de la Genómica, la Genética y la Selección Genética de plantas

La ciencia de la secuenciación del genoma del algodón ha avan- zado en gran medida en los últimos ocho años. Los borradores de secuencias de los principales genomas diploides y tetraploi- des han revelado información valiosa sobre la asociación de genes y las características. Los borradores de los genomas de G. raimondii (Wang et al, 2012) y G. arboreum (Li et al, 2014) se informaron en 2012 y 2014, respectivamente; para G. hirsutum (Li et al, 2015; Zhang et al, 2015) y G. barbadense (Liu et al, 2015; Yuan et al, 2015) en 2015 y para Gossypium turneri (Udall et al, 2019) y Gossypium australe (Cai et al, 2019) en 2019. Sobre la base de la información disponible, varios grupos de investigación han iniciado estrategias de selección genómi- ca para mejorar el rendimiento de la ibra, las cualidades de la

ibra y la resiliencia climática (Yang et al, 2020).

Tabla 3. Secuenciación del genoma del algodón Especie Referencia

Gossypium raimondii Wang et al, 2012 Gossypium arboreum Li et al, 2014

Gossypium hirsutum Li et al, 2015; Zhang et al, 2015 Gossypium barbadense Liu et al, 2015; Yuan et al, 2015 Gossypium turneri Udall et al, 2019

Gossypium australe Cai et al, 2019

Contribución de la investigación genómi- ca para mejorar el rendimiento y la calidad de la fi bra

La investigación genómica ha permitido la identi icación de genes relacionados con un alto número de cápsulas por planta, altos rendimientos y también genes que están involucrados en el desarrollo de la ibra y pueden desempeñar una función importante en la calidad de la ibra, como la longitud y la resistencia. Se utilizaron estudios amplios sobre asociaciones del genoma (GWAS, por sus siglas en inglés) para examinar millones de variantes genéticas para descifrar la genética sobre la calidad y el rendimiento de la ibra. Se encontró que los genes, GhFL1, GhFL2 y GhXIK estaban involucrados en el alargamien- to de las células de la ibra, se demostró que Gh_A07G1769

estaba relacionado con la resistencia de la ibra; se señaló que GhLYI-A02 y GhLYI-D08 aumentan pleiotrópicamente el rendimiento de la ibra y el número de cápsulas por planta (Fang et al, 2017). Se han clonado genes como GhACT_LI1 para el desarrollo de la ibra (Thyssen et al, 2017), GoPGF para el feno- tipo sin glándulas (Ma et al, 2016), GhLMI1-D1b para la forma de la hoja (Andres et al, 2017), GoSP para la rami icación (Si et al, 2018) y GhLMMD para el daño necrótico de las hojas (Chai et al, 2015). La disponibilidad de los datos de marcadores genéticos y la secuencia del genoma puede mejorar los enfoques dirigidos para asignar la acción de los genes a rasgos es- pecí icos de calidad de ibra a nivel molecular para facilitar la selección asistida por marcadores y el mejoramiento genético asistido por marcadores.

¿Cómo puede el algodón combatir el cam- bio climático?

El cultivo de algodón es tanto un contribuyente como una vícti- ma del cambio climático. Curiosamente, el cultivo del algodón ofrece soluciones al cambio climático al secuestrar más carbono del que emite. Los siguientes párrafos describen tres aspec- tos del algodón relacionados con el cambio climático.

• Impacto del cultivo de algodón en el cambio climático

• Impacto del cambio climático en el cultivo del algodón

• Tecnologías para combatir los efectos del cambio climático Impacto del cultivo de algodón en el cambio climático.

Los factores relacionados con el cultivo de algodón que más impactan el cambio climático son la deforestación, el uso de electricidad y productos de petróleo en el riego, las opera- ciones agrícolas y el transporte y el uso de productos quími- cos, como fertilizantes y plaguicidas, en el cultivo de algodón, la fabricación y el uso de textiles. Los combustibles fósiles y los productos de gas natural, como la electricidad, el petróleo, el poliéster, el nylon, los acrílicos, los tintes químicos, etc., se utilizan en la fabricación y uso de textiles que también contribuyen al cambio climático. Sin embargo, muchos estudios señalan que el cultivo de algodón tiene el menor impacto sobre el cambio climático y, en todo caso, ayuda a reducir los niveles de CO2 atmosférico considerablemente mejor que la mayoría de los otros cultivos. Al igual que otros cultivos C3, el algodón no solo contribuye de manera signi icativa al secuestro de altos niveles de CO2, sino que también captura CO2 adicional al secuestrarlo en sus ibras. Los estudios muestran que por cada kilogramo de ibra que produce, el cultivo secuestra alrededor de 0,5 kg más de gases de efecto invernadero de los que emite.

Impacto del cambio climático en el algodón.

El cambio climático puede tener efectos tanto positivos como negativos en la producción de algodón. Los informes científ- icos han demostrado que los niveles elevados de CO2 atmos- férico mejoran la e iciencia de uso de la radiación, reducen la transpiración de las hojas, aumentan las tasas de fotosíntesis y aumentan las reservas de carbohidratos, mejorando de esta

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manera el crecimiento de las plantas y las raíces, así como aumentando el número de cápsulas para producir altos rendimientos. Sin embargo, se ha informado que las temperaturas más elevadas ocasionan mayores problemas de plagas de insectos, menor e iciencia en el uso del agua, mala polinización, menos desarrollo de semillas, menor número de cápsulas con peso reducido y poca retención de cápsulas, lo que conduce a pérdidas de rendimiento y deterioro de la calidad de la i- bra, además de tener el potencial de prolongar la duración del cultivo. Una temporada de cultivo más larga bajo cambios climáticos inciertos conduciría a mayores complejidades en el manejo de la salud del cultivo, la salud del suelo, el agua, los nutrientes, las malezas, las plagas de insectos y las enfermedades. Los caprichos climáticos extremos, como las olas de calor, la sequía y las lluvias excesivas, aumentarán los riesgos para los sistemas de producción de algodón. El estrés por calor suele acompañar a la sequía para complicar aún más los riesgos. Los cambios en los patrones de lluvia, especialmente en el 54% de las regiones de secano, resultarán en un desajuste entre la “ventana de requisitos críticos de agua para los cultivos”

y el monzón, produciendo estrés y reducción del rendimiento.

Tecnologías para combatir los efectos del cam- bio climático:

Las tres estrategias más importantes que podrían reducir el impacto del cambio climático en el cultivo del algodón son las siguientes:

1) Selección genética de cultivares tolerantes al calor:

En vista que las altas temperaturas tienen los efectos más perjudiciales sobre la germinación, la maduración de los frutos y la retención de las cápsulas, sería prudente concentrar los esfuerzos en desarrollar cultivares tolerantes al calor que puedan producir polen fértil y maduración de frutos bajo temperaturas nocturnas más altas de 27o C y retener las cápsulas bajo regímenes de temperatura más elevadas.

Si bien el enfoque principal es desarrollar cultivares tolerantes al calor, características adicionales de mejor e iciencia en el uso del agua, alta e iciencia en el uso de nutrientes y el potencial para adaptarse y resistir sequías impredecibles, cambios de calor, anegamiento, plagas de insectos y enfermedades permitiría una mayor resistencia a los caprichos bióticos y abióticos.

Se ha informado que los cultivares con hábitos de crecimiento indeterminados muestran una mejor resistencia a los efectos climáticos. De manera similar, se encontró que los cultivares con una madurez relativamente lenta de los frutos, pero un número inal de frutos más alto, producían rendimientos más altos.

2) Mejoramiento de la salud del suelo:

Los suelos sanos no solo proporcionan macro y micronutrientes adecuados, sino que también facilitan una mejor utilización de los nutrientes por los cultivos. Los suelos ricos en materia orgánica capturan el agua de lluvia de manera más e iciente y proporcionan humedad al suelo durante un período más largo para que el cultivo pueda soportar condiciones de sequía.

Por lo tanto, se deben desarrollar prácticas de producción para mejorar la salud del suelo mediante el uso del reciclaje de residuos de cultivos, abono verde, cultivos de cobertura, biofertilizantes, estiércol, compost, biocarbón, urea de liberación lenta, rotación de cultivos, diversi icación de cultivos e inge- niería ecológica para mitigar los efectos del cambio climático en la producción de algodón.

3) Reducción de la dependencia de insumos químicos:

Los sistemas convencionales de cultivo de algodón se han con- vertido cada vez más dependientes de insumos químicos para obtener altos rendimientos. Se ha descubierto que el aumento del uso de productos químicos tiene un impacto adverso en la salud del suelo. El contenido de carbono orgánico del suelo se ha ido deteriorando en muchos países, lo que ha provocado una baja productividad de los fertilizantes. En tales condiciones, se obtienen bajos rendimientos a pesar de un mayor uso de fertilizantes.

Reducir la dependencia de la electricidad, los productos derivados del petróleo, los fertilizantes químicos y los plaguicidas ayuda a reducir la huella de carbono y, por lo tanto, a reducir el impacto sobre el cambio climático.

Estrategias como la ingeniería ecológica y la agricultura regen- erativa pueden fortalecer la salud del suelo y la biodiversidad que contribuyen a reducir la necesidad del uso de productos químicos en la agricultura. Se ha informado que algunas tec- nologías, como la urea recubierta de almidón o la urea recubierta de nim, mejoran la e iciencia del uso del nitrógeno.

Nuevas tecnologías para combatir plagas de insectos, malezas y enfermedades

Hasta ahora, la función del algodón transgénico se limitaba a la resistencia al gusano de la cápsula y la tolerancia a los herbicidas. En un desarrollo reciente, se descubrió que las plantas de algodón transgénico “MON 88702” con el gen Bt Cry51Aa2 incorporado, eran e icaces para combatir los trips (Huseth et al, 2020).

Yin et al (2019) expresaron Cas9 y ARNg dobles para atacar simultáneamente a múltiples regiones del virus de la rizadura de la hoja del algodón para demostrar que era posible diseñar plantas con resistencia completa a esta enfermedad.

En un informe reciente, Khan et al (2020) demostraron que los sistemas CRISPR CAS9 que utilizan dos ARN guías, uno dirigido al gen de la proteína asociada a la replicación (Rep) y el otro dirigido al gen βC1 del satélite Beta, podrían utilizarse como estrategia múltiple para reducir la infectividad del virus de la rizadura de la hoja del algodón.

Las plantas de algodón que expresan un gen bacteriano ptxD de fos ito deshidrogenasa mostraron capacidades para utilizar fertilizantes de fos ito que eran tóxicos para la maleza. Por lo tanto, la fertilización selectiva con fos ito permitió el crecimiento sin obstáculos de las plantas de algodón transgénico mientras eliminaba las malezas (Pandeya et al, 2018). Los au- tores a irman que “el sistema ptxD/fos ito representa una de

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las tecnologías más prometedoras de los últimos tiempos con potencial para resolver muchos de los problemas agrícolas y ambientales que enfrentamos actualmente”.

Tecnologías transgénicas del algodón y el camino a seguir

Hasta ahora, las tecnologías transgénicas comerciales en el al- godón se han limitado a dos características en todo el mundo:

la resistencia a los insectos y la tolerancia a los herbicidas (TH).

Las tecnologías de algodón transgénico se comercializaron en 1996 y desde entonces han sido fundamentales para cambiar el escenario de protección de cultivos en los sistemas mundiales de producción de algodón. Durante los últimos 24 años, la mayoría de los países desarrollados adoptaron el algodón Bt transgénico y el algodón TH para el manejo del gusano de la cápsula y las malezas, respectivamente. El algodón transgéni- co se ha aprobado en 19 países y se cultivó en 24,9 millones de hectáreas en 2018, ocupando el 76,0% de la super icie al- godonera mundial. El algodón transgénico cultivado en India, Estados Unidos, Pakistán, China y Brasil, representa el 94% del total de la super icie mundial de algodón transgénico.

Aunque el algodón tolerante a herbicidas se ha desarrollado para la tolerancia contra seis herbicidas: glifosato, glufosinato, dicamba, 2,4-D, isoxa lutol y bromoxinil (no se usa TH), solo cinco de los productos están en uso actualmente. Asimismo, aunque se desarrollaron variedades de algodón transgénico resistente al gusano de la cápsula que incorporaron siete tox- inas Bt - cry1Ac, cry1Ab, cry1C, cry1F, cry2Ab, cry2Ae y vip3a - existen diferentes productos disponibles en varias formas con una sola característica genética o con combinaciones de dos o tres genes. China desarrolló algodón transgénico que expresa la proteína inhibidora de la tripsina de caupí (CpTi) para la resistencia al gusano de la cápsula, que hasta ahora se limita solo a China. En general, una combinación de dos o tres genes Bt ocupa la mayor parte de la super icie cultivada de al- godón en Australia, Brasil, India y Estados Unidos. Ocho países -Argentina, Australia, Brasil, Colombia, México, Paraguay, Sudáfrica y EE. UU.- cultivan algodón Bt y algodón TH. Países en desarrollo como India, Burkina Faso, China, Pakistán, Myanmar y Sudán aprobaron el algodón Bt, pero todavía no han aprobado el algodón TH.

Dos fenómenos, a saber, la “resistencia del gusano de la cáp- sula al algodón Bt” y la “resistencia de las malezas a los herbicidas”, han surgido recientemente como desa íos y amenazan la e icacia sostenible del algodón transgénico. Se informó que Helicoverpa zea (en EE.UU.) desarrolló resistencia a Cry1Ac y se reportó que el gusano rosado de la cápsula Pectinophora gossypiella desarrolló resistencia a Cry1Ac y Cry2Ab en India.

Asimismo, se ha registrado resistencia al glifosato en 13 espe- cies de malezas en EE. UU. y Australia y 8 en Argentina y Brasil.

La aparición de nuevas plagas de insectos, el desarrollo de la resistencia de los insectos al algodón Bt y la resistencia de las malezas a los herbicidas han dado lugar a un aumento constan- te del uso de plaguicidas durante la última década en India, Pakistán, China, Brasil y EE. UU. Si bien el desarrollo de variedades de algodón transgénico a través de la sobreexpresión

de transgenes insecticidas parece que es mucho más lenta sustancialmente, los nuevos enfoques de ARNi a través del silenciamiento de genes y la edición de genes mediante CRISPR CAS9 han comenzado a ganar terreno en los últimos años para combatir las plagas de insectos, las malezas, las enfermedades y el cambio climático.

Función de la robótica, la electrónica y las tecnologías de comunicación para el algodón

Estamos presenciando una revolución digital. Las tecnologías digitales, como la inteligencia arti icial (IA) y las plataformas de redes sociales, están revolucionando los canales de comuni- cación. Las nuevas tecnologías, como las aplicaciones móviles interactivas y las películas de realidad virtual, facilitan la toma de decisiones asistida por expertos y el aprendizaje de sum- ersión independiente de la temporada, respectivamente. La robótica y los drones se utilizan actualmente para la reco- pilación de datos, la detección de problemas y la entrega de soluciones. La inteligencia arti icial y las redes neuronales in- formáticas para el reconocimiento de voz, la interacción bidi- reccional y el reconocimiento de imágenes se están explorando cada vez más para su uso en la agricultura para la transferencia de tecnología, la recopilación y análisis de datos y la educación de los productores. La llegada de los teléfonos inteligentes, con instalaciones de descarga de datos de bajo costo, amplias instalaciones de grabación de fotogra ías y videogra ías y tec- nologías de edición digital, ahora permiten al hombre común convertirse en un creador de contenido. La extensión agrícola, que alguna vez se consideró el mayor de todos los desa íos en los sistemas agrícolas de pequeños productores, ya no se con- sidera di ícil. Las nuevas tecnologías permiten la comunicación de información incluso a las zonas más remotas y también a los productores con escasos recursos y menos alfabetizados.

Otras innovaciones novedosas y emocio- nantes y tecnologías revolucionarias

Las herramientas de edición genómica y silenciamiento de genes recién descubiertas pueden revolucionar la salud y la agricultura. Durante los últimos 20 años, el algodón biotec resistente a los insectos y tolerante a los herbicidas ha brindado bene icios impresionantes a los principales países productores de algodón en todo el mundo. Nuevas y emocionantes herramientas de silenciamiento de genes a través del ácido ribonu- cleico de interferencia (ARNi) y la edición del genoma a través de mega-nucleasas (MN), nucleasas con dedos de zinc (ZFN), nucleasas efectoras activadoras de la transcripción (TALENS) y repeticiones palindrómicas agrupadas regularmente intere- spaciadas (CRISPR) - junto con la proteína 9 asociada a CRISPR (CAS-9), han agregado nuevas dimensiones radicales a las per- spectivas de las aplicaciones biotecnológicas en la mejora del algodón. La edición del genoma, el ARNi y la ingeniería genéti- ca se pueden utilizar para desarrollar nuevas variedades para el control sostenible de gusanos de la cápsula, picudos, insectos chupadores de savia, enfermedad del virus de la rizadura

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que se agregan nuevas características para la e iciencia del uso de nitrógeno, la tolerancia a la sequía, la e iciencia en el uso del agua, la resiliencia climática y las calidades de ibra premium.

La pirámide transgénica en un solo locus deseado a través de la tecnología CRISPR-CAS9 desarrollada recientemente mediante la integración dirigida al sitio especí ico del locus editado por el genoma, acelerará en gran medida la introgresión de las múltiples características en las variedades nativas del nuevo algodón biotec.

Existe la necesidad de utilizar de manera e icaz estas herramientas de la próxima generación de biotecnología del al- godón para agregar genes nuevos en un locus preciso del genoma o eliminar de manera efectiva genes indeseables. Existen pruebas publicadas que demuestran que los avances recientes tienen el potencial de revolucionar el sector del algodón.

Consejos para jóvenes científi cos algo- doneros: cómo prepararse para los de- safíos de 2030

Ver el panorama general

Como cientí icos, todos nos enfocamos en nuestra propia espe- cialización, en la medida en que trabajamos cada vez más para saber más y más sobre cada vez menos. Es muy común que los cientí icos examinen detalles minuciosos y exploren micro temas que podrían conducir a invenciones, descubrimientos o información en sus respectivos campos temáticos. La may- oría de las veces, esto hace que los cientí icos trabajen en silos.

Podemos o no tener la capacidad de mirar el panorama general y explorar si nuestra ciencia puede promover un mayor bien social.

Muchos descubrimientos cientí icos brillantes a veces esperan su momento para que sean notados como engranajes clave en la rueda y convertirse en parte del panorama general, como en un rompecabezas, antes de abrirse camino hacia las ciencias y tecnologías aplicadas. Ciertamente nos ayudaría a todos los cientí icos, jóvenes o mayores, a ser conscientes de los desa íos que enfrentan los productores, de los avances cientí icos en nuestras disciplinas relacionadas, por muy remotas que sean, ya que podrían proporcionar la fuerza que impulse las ruedas del desarrollo sostenible agrícola. No hace falta decir que una buena ciencia agrícola debe ser relevante para el productor y hacer su vida mejor y más próspera.

La buena ciencia debe tener sentido para el futuro, ya sea en la forma de sentar las bases de tecnologías y estrategias o in- spirando y fomentando una nueva ciencia que sea útil para las explotaciones, la ecología y el medioambiente. Esto es posible a través de la conciencia de los constantes avances tecnológi- cos, siendo sensibles a los cambios sociales y los problemas ambientales, y no perdiendo de vista el panorama general de la prosperidad agraria sostenible.

Cambio climático, salud del suelo y biodiversidad:

Nos guste o no, los efectos del cambio climático parecen más reales ahora que nunca. Si bien las políticas pueden ayudar a reducir y minimizar los factores causales clave del cambio climático, como la deforestación, la quema de combustibles fó- siles, los insumos energéticos y químicos en la producción y el procesamiento del algodón, los cientí icos jóvenes podrían centrarse en desarrollar cultivares de algodón resistentes al clima, tecnologías que reduzcan la dependencia química, mejorar la biodiversidad en las explotaciones y, por ultimo, reju- venecer la salud del suelo, que muestra un gran potencial para proporcionar resiliencia a los cultivos y mitigar los efectos negativos del cambio climático.

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El Dr. Fred Bourland se crió en una ex- plotación familiar de algodón en el noreste de Arkansas, donde participó en todos los aspec- tos del cultivo del algodón. Obtuvo su licen- ciatura en agricultura (1970) y su maestría

seleccionar y caracterizar el germoplasma de algodón. El Dr. Bourland ha sido el principal responsable del desarrollo y la liberación de 54 líneas de germoplasma de algodón (34 líneas desde 2004) y un cultivar. Estas lib- eraciones se relatan en 34 artículos de regis- tro en el Crop Science Journal y el Journal of Plant Registrations. El Dr. Bourland fue uno de los cuatro desarrolladores principales de COTMAN, un sistema de gestión desarrollado por un equipo de investigación multidiscipli- nario. Inicialmente, su función principal era el desarrollo de mediciones críticas de plantas y la determinación de cómo diferían los cultivares con respecto a estos parámetros.

Desde entonces, ha estado involucrado de manera integral en la capacitación de perso- nas en el uso de COTMAN y el desarrollo de materiales de capacitación. El Dr. Bourland recibió el Arkansas Cotton Achievement Award y el Premio John W. White al Equipo de Investigación de la Universidad de Arkansas en 1999, así como el premio Joint Cotton Breeding Committee Genetics Award en 2001 del Consejo Nacional del Algodón.

Visión del Algodón 2030

Dr. Fred Bourland, Universidad de Arkansas, EE. UU.

Investigador del Año del CCIA 2010

Los tres grandes desafíos para el sector al- godonero en la próxima década

1. Es probable que la competencia en el mercado de los hilados sintéticos continúe siendo el principal desa ío para el sector algodonero. Los hilados sintéticos contribuyen mucho más a la contaminación del aire y el agua que los de algodón. La comunicación mejorada de estos problemas inherentes de los hilados sintéticos y las ventajas inherentes del algodón deberían incrementar la demanda de algodón sobre los hilados sintéticos.

2. La obtención de precios competitivos para el algodón seguirá siendo un desa ío clave. Los hilados sintéticos económicos restringen el mercado y el precio del algodón.

Los productores de algodón deben producir mayores rendimientos con menores costos de producción.

3. Con el uso generalizado de herbicidas especí icos asociados con el algodón transgénico (y otros cultivos), las malezas desarrollan resistencia a los herbicidas, lo que limita las alternativas del control de malezas y con fre- cuencia incrementa el costo de producción.

Nuevas tecnologías de producción que pueden romper las barreras de rendimiento

En la mayoría de las áreas, las barreras de rendimiento se pueden romper mediante la corrección de problemas de plagas, de iciencias/desequilibrios de nutrientes y de iciencias de agua. Una vez que se satisfacen las necesidades básicas, el monitoreo del rendimiento y las técnicas de la agricultura de precisión brindan oportunidades interesantes para mejorar aún más los rendimientos. El monitoreo del rendimiento puede identi icar super icies problemáticas (y excepcionales) dentro de un campo. Muchos de estos problemas se pueden solucio- nar mediante técnicas de la agricultura de precisión para aumentar el rendimiento total del campo. Otros problemas, como los del suelo, no se pueden mediar en la práctica, pero se po- drían reducir los insumos de producción en esas super icies para aumentar la rentabilidad del campo.

Suponiendo que se satisfagan las necesidades de nutrientes y agua y se controlen las plagas, la principal barrera de rendimien- to asociada con la producción de algodón es el medioambiente.

en la selección genética de plantas de la Universidad de Arkansas. Trabajó en genéti- ca del algodón para su MS y PhD. Obtuvo su doctorado en genética bajo la dirección del Dr. LS Bird de la Universidad Texas A&M en 1978. Fue Profesor Asistente de agronomía en la Universidad Estatal de Mississippi en 1978, donde dirigió un programa de selec- ción genética del algodón y tenía respons- abilidades docentes. Durante su mandato en el estado de Mississippi, el Dr. Bourland fue ascendido a Profesor Adjunto en 1983 y a Profesor titular en 1987. Fue contratado como Profesor de Agronomía en la Universidad de Arkansas en 1988 y continuó su investi- gación y docencia sobre la selección genética de algodón. En 1997, trans irió su programa de selección genética del campus principal al Centro de Investigación y Extensión del Noreste, donde también se desempeña como director del Centro. Ha estado casado durante 40 años con su esposa, Kathy, y tienen un hijo, Samuel. El Dr. Bourland ha sido el principal responsable del desarrollo de técnicas de selección genética, y de varias técnicas de campo y laboratorio que se pueden usar para

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En algunas super icies, es probable que los productores se es- tén acercando al rendimiento máximo asociado con la luz y el calor disponibles. En estos casos, las barreras de rendimiento probablemente no se romperán con tecnologías de producción novedosas, pero requerirán el desarrollo de líneas de algodón que puedan utilizar la luz y el calor disponibles de manera más e iciente.

Avances prometedores recientes en la ciencia de la Genómica, la Genética y la Selección Genética de plantas

La selección asistida por marcadores (MAS) proporciona un vínculo directo entre los genes y la selección genética de plantas y puede mejorar en gran medida la e iciencia de los selec- cionadores. MAS está limitado por el número y la e icacia de los marcadores. Se necesita un mayor conocimiento de la acción genética y los genes asociados con características especí icas para utilizar mejor el MAS. En particular, una mejor compren- sión de las características heredadas cuantitativamente y las interacciones genéticas brindará oportunidades para diseñar algodones superiores.

Los datos genómicos obtenidos recientemente sugieren que los algodones cultivados poseen un bajo grado de diversidad genética. La ingeniería del algodón para combinaciones de genes especí icos puede reducir aún más la diversidad genéti- ca de los algodones comerciales, lo que limitará los avances genéticos adicionales y aumentará la vulnerabilidad genética del algodón. Estos mismos datos genómicos podrían usarse para preservar y quizás mejorar la diversidad genética.

Contribución de la investigación genómi- ca para mejorar el rendimiento y la calidad de la fi bra

Los genotipos de algodón que poseen características de alta calidad de ibra generalmente rinden menos que aquellos con baja calidad de ibra. Si esta relación negativa no existiera, la selección de mayores rendimientos durante el siglo pasado habría mejorado simultáneamente las características de calidad de la ibra. Afortunadamente, esta relación negativa se ha neutralizado en algunos cultivares desarrollados recientemente. La investigación genómica puede ayudar a identi icar genes especí icos que pueden estar asociados con la ruptura de relaciones negativas. Entonces, se pueden lograr mejoras tanto en el rendimiento como en la calidad de la ibra.

Los rendimientos se pueden mejorar mediante una mejor identi icación de los niveles óptimos de componentes especí i- cos del rendimiento. En su modelo más básico, el rendimiento de la ibra es el producto del peso de la ibra por semilla y el número de semillas por super icie. La energía de la planta requerida para la producción de una unidad de peso de ibra es menor que la requerida para el mismo peso de semillas. Los genotipos que dan preferencia a producir más ibra por semilla en lugar de más semillas por super icie deberían producir rendimientos de ibra más altos y más estables. Sin embargo, no se

puede ignorar la maximización de semillas por super icie. Un equilibrio óptimo de estos dos componentes del rendimiento proporcionará la producción de rendimientos más e icientes.

La longitud promedio de la ibra de los cultivares en la Prueba de Variedades de Algodón de Arkansas aumentó de 28 mm (1,11 pulgadas) en 1970 a 31 mm (1,21 pulgadas) en 2019.

Este aumento signi icativo en la longitud está teniendo efectos importantes en la hilatura y comercialización del algodón, aunque la cantidad de cambio es realmente muy pequeña (3 mm o 0,1 pulgadas). Los algodones que producen ibras mucho más largas y inas podrían cambiar profundamente la industria del algodón y la investigación genómica podría hacer que esas mejoras sean posibles.

¿Cómo puede el algodón combatir el cam- bio climático?

Hasta cierto punto, el cambio climático simplemente altera los rangos de adaptación de los cultivares de algodón. Dado que el algodón es una planta “amante del calor”, los aumentos de rendimiento (hasta cierto punto) están asociados con el calen- tamiento de las temperaturas. El aumento de dióxido de carbono liberado al medioambiente está asociado con un mayor rendimiento. Los cultivares criados para una adaptación am- plia pueden tener un mejor rendimiento con los cambios de temperatura.

Los cambios climáticos en las cantidades y patrones de lluvia pueden ser más perjudiciales para la producción de algodón que los cambios de temperatura. El algodón es muy tolerante a la sequía, pero funciona mejor con su iciente agua. Es probable que aumente la importancia tanto de la cantidad como de la calidad del agua.

Nuevas tecnologías para combatir plagas de insectos, malezas y enfermedades

Los sistemas de cultivos de cobertura recientemente desarrollados tienen el potencial de mejorar en gran medida el control de malezas en la producción de algodón. Estos sistemas son particularmente importantes en áreas donde han evolucionado las malezas resistentes a los herbicidas. Estos sistemas no solo proporcionan cobertura del suelo, que reducen la aparición de malezas, sino que también mejoran considerablemente la salud del suelo y la e iciencia del agua. Sin embargo, las plagas de insectos pueden mejorar si el “puente verde”, el tiempo de superposición de cultivos de cobertura en crecimiento activo y plantas de algodón, no se maneja adecuadamente. El desarrollo de líneas de algodón resistentes (resistencia de la planta hospedero) es el medio más ecológico y rentable para controlar las plagas insectos y las enfermedades. Con el tiempo, la industria del algodón ha experimentado múltiples ciclos de selección genética para mejorar la resistencia de la planta hos- pedera. Los esfuerzos de selección genética aumentan cuando surge un problema de plagas, pero a menudo se ignoran cuando el problema desaparece. Dado que el descubrimiento y la integración de genes resistentes en líneas adaptadas requieren mucho tiempo, estos esfuerzos se deben buscar continuamente