El maíz es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial debido a su alta productividad y versatilidad en la alimentación humana y animal, así como en la industria. En España, Castilla y León es la comunidad con mayor producción de maíz y León es la provincia con mayor extensión dedicada a este cultivo. Sin embargo, su rendimiento puede verse afectado por diversos factores agronómicos, como el encamado (cuando la planta se inclina o cae debido a la debilidad del tallo), la sequía y las enfermedades fúngicas, entre ellas la podredumbre del tallo, causada principalmente por hongos del género Fusarium.
Para abordar estos desafíos, el proyecto RoCWall de la Universidad de León estudia la estructura y composición de la pared celular del tallo del maíz con el objetivo de identificar características que contribuyen a la resistencia mecánica y la tolerancia a factores ambientales adversos. Este trabajo es liderado por Penélope García Angulo y Antonio Encina García, junto con los investigadores Mª Luz Centeno Martín, José Luis Acebes Arranz, Alba Manga Robles y Pilar Carrancio Jato. Además, cuenta con la colaboración de expertos de instituciones nacionales e internacionales como el Royal Institute of Technology (KTH) de Estocolmo, la Pontificia Universidad Católica de Chile, la Misión Biológica de Galicia (Sede Pontevedra) y el Centro de Investigaciones en Agrigenómica de Barcelona (CRAG).
LA IMPORTANCIA DE LA PARED CELULAR EN LA RESISTENCIA DEL MAÍZ
A diferencia de los animales, las plantas poseen una pared celular que rodea sus células, proporcionándoles soporte estructural y protección frente a condiciones adversas. Esta pared está compuesta principalmente por celulosa, hemicelulosas y lignina, un compuesto polifenólico altamente resistente que refuerza la estructura de los tallos. La forma en que estos componentes se organizan y se unen entre sí influye en la resistencia mecánica del tallo del maíz, afectando a su capacidad para mantenerse erguido y resistir enfermedades. Para comprender mejor este fenómeno, los investigadores han analizado 12 variedades de maíz con diferentes niveles de dureza del tallo y susceptibilidad al encamado. Los resultados, publicados en Plant Science (Manga-Robles et al., 2021) indican que la resistencia al encamado está determinada por componentes minoritarios de la pared celular que median cambios estructurales muy relevantes en esta compleja estructura.
ANÁLISIS ANATÓMICO Y RESISTENCIA AL ENCAMADO
Dado que el encamado afecta a la verticalidad del tallo, el equipo de investigación ha estudiado las diferencias estructurales entre los tejidos del exterior del tallo (corteza) y su interior (médula) en seis variedades de maíz con distintos niveles de dureza. Se ha observado que las variedades con tallos más duros tienden a resistir mejor el encamado, los tallos con una sección más ovalada son más resistentes que aquellos con sección circular y una corteza más gruesa se asocia con una mayor resistencia mecánica. Estos hallazgos sugieren que ciertas características anatómicas del tallo facilitan criterios de selección en programas de mejora del maíz.
Aunque en algunas regiones de España, como León, el maíz se cultiva principalmente en regadío, en otras partes del mundo se cultiva en condiciones donde la disponibilidad de agua es limitada. Por ello, el proyecto ha investigado si la composición de la pared celular del tallo también influye en la respuesta del maíz a la sequía. Para ello, se han comparado dos variedades de maíz con distinta resistencia mecánica (B73 y EA2024 ), observando que cada una adopta estrategias diferentes para enfrentar la falta de agua. Estos resultados han sido publicados en la revista Plant, Cell and Environment (Calderone et al., 2023) en colaboración con el CRAG de Barcelona.
Para estudiar cómo el maíz hace frente al hongo Fusarium graminearum que causa la podredumbre del tallo, los investigadores infectaron esas dos variedades de maíz con el hongo y vieron que ciertas variedades podrían reforzar su pared celular como mecanismo de defensa. Esta investigación se está llevando a cabo en colaboración con el Royal Institute of Technology (KTH) de Estocolmo y los resultados están en proceso de publicación.
IMPLICACIONES PARA LA AGRICULTURA Y LA MEJORA DEL MÁIZ
Este proyecto, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (2022/00136/001) con 121.000 euros, tiene un gran potencial para la mejora del maíz en términos de productividad y resistencia. Gracias a estudios como éste, es posible desarrollar variedades con mayor resistencia mecánica, reduciendo pérdidas por encamado, mejor tolerancia a la sequía, y mayor resistencia a enfermedades fúngicas, disminuyendo la necesidad de tratamientos químicos.
Para llevar a cabo estos estudios, se han combinado experimentos de campo (en colaboración con la Misión Biológica de Galicia) con análisis de laboratorio en la Universidad de León, utilizando técnicas avanzadas como cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC), extracción con agua supercrítica y estrategias de genética molecular y metabolómica.
El maíz es un cultivo fundamental para la seguridad alimentaria global, y su mejora genética es clave para enfrentar los desafíos del futuro. Los resultados del proyecto RoCWall demuestran, según concluye la investigadora Penélope García Angulo, que “la estructura y composición de la pared celular del tallo juegan un papel crucial en la resistencia del maíz frente a condiciones adversas. Estos hallazgos no solo amplían nuestro conocimiento sobre la biología del maíz, sino que también sientan las bases para el desarrollo de variedades más resistentes y productivas”.
