En un contexto global marcado por el cambio climático, el crecimiento demográfico y la necesidad de garantizar una agricultura sostenible, la mejora genética de los cultivos fundamentales para la alimentación humana y animal se convierte en una prioridad científica y estratégica. Uno de esos cultivos esenciales es el maíz, cuyo rendimiento depende de factores como la resistencia del tallo, la tolerancia a la sequía o la susceptibilidad a enfermedades fúngicas.
Ante estos desafíos, un equipo de investigadores de la Universidad de León (ULE) ha dado un paso importante en la comprensión de las bases biológicas que determinan la resistencia del maíz. En el marco del proyecto RoCWall, los científicos han estudiado las características anatómicas y bioquímicas de la pared celular del tallo del maíz, con el objetivo de identificar aquellas que puedan favorecer una mayor resistencia mecánica, mayor tolerancia a condiciones ambientales adversas y una mejor defensa frente a patógenos.
Este trabajo, liderado por Penélope García Angulo y Antonio Encina García, con la colaboración de investigadores como Mª Luz Centeno, José Luis Acebes, Alba Manga y Pilar Carrancio, forma parte de una iniciativa que cuenta además con socios internacionales como el Royal Institute of Technology (KTH) de Estocolmo, la Pontificia Universidad Católica de Chile, la Misión Biológica de Galicia y el Centro de Investigaciones en Agrigenómica (CRAG) de Barcelona.
Las plantas, a diferencia de los animales, poseen una pared celular rígida que envuelve sus células y proporciona sustento estructural, barrera frente a infecciones y protección ante condiciones extremas. En el caso del maíz, la composición de esta pared, formada principalmente por celulosa, hemicelulosas y lignina, es crucial para entender por qué algunas variedades resisten mejor el encamado (cuando el tallo se debilita y la planta se cae), mientras que otras sucumben con mayor facilidad.
Mediante un análisis de 12 variedades de maíz con distintos niveles de dureza del tallo, el equipo ha logrado determinar que no solo los componentes mayoritarios de la pared influyen en la resistencia, sino que también ciertos componentes minoritarios desempeñan un papel estructural clave. Los resultados de esta línea de investigación han sido publicados en la revista Plant Science (Manga-Robles et al., 2021).
“La resistencia al encamado no es un rasgo aleatorio ni únicamente visible desde fuera. Está profundamente relacionada con la organización de los componentes microscópicos de la pared celular”, explica Penélope García. “Y conocer esos mecanismos puede permitir a los programas de mejora genética seleccionar con precisión variedades más resistentes”.
El futuro del maíz
Además del análisis químico, el proyecto RoCWall ha incorporado estudios anatómicos comparativos en seis variedades de maíz seleccionadas por sus diferentes niveles de dureza. En estos estudios, se ha observado que los tallos con sección ovalada resisten mejor al encamado que los de sección circular, y que una corteza más gruesa contribuye significativamente a mejorar la estabilidad de la planta.
Estas observaciones anatómicas no solo ayudan a explicar la variabilidad existente entre variedades, sino que proporcionan criterios visuales y prácticos para la selección en campo, lo cual es especialmente útil en zonas de cultivo extensivo como Castilla y León, la principal comunidad productora de maíz en España, y concretamente la provincia de León.
Aunque en la provincia de León el cultivo del maíz se desarrolla mayoritariamente bajo riego, en otras regiones del mundo es habitual cultivarlo en condiciones de sequía o con recursos hídricos limitados. Por esta razón, el equipo también ha explorado cómo la estructura de la pared celular podría influir en la respuesta del maíz a la escasez de agua.
En colaboración con el CRAG de Barcelona, los investigadores analizaron el comportamiento de dos variedades de maíz —B73 y EA2024— ante condiciones de sequía. Los resultados, publicados en la revista Plant, Cell and Environment (Calderone et al., 2023), muestran que cada variedad activa mecanismos distintos para resistir la falta de agua, lo que abre la puerta a identificar marcadores genéticos vinculados a la tolerancia a la sequía en función de la estructura de la pared celular.
Otra amenaza recurrente para el maíz es la podredumbre del tallo, causada por hongos del género Fusarium, particularmente F. graminearum, que afecta la calidad del grano y puede comprometer toda la cosecha. En una fase avanzada del proyecto, los científicos infectaron experimentalmente las dos variedades ya mencionadas con este hongo, observando que ciertas variedades refuerzan su pared celular como mecanismo de defensa.
Este enfoque representa un avance en la comprensión de la interacción planta-patógeno, y se espera que los resultados completos se publiquen próximamente gracias al trabajo conjunto con los investigadores del KTH de Estocolmo.
El proyecto RoCWall, financiado con 121.000 euros por el Ministerio de Ciencia e Innovación (referencia 2022/00136/001), se apoya en una combinación de trabajo de campo —realizado con el apoyo de la Misión Biológica de Galicia— y técnicas de laboratorio de vanguardia, como la cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC), extracción con agua supercrítica y herramientas de genética molecular y metabolómica.
Estos hallazgos pueden tener un impacto directo en la agricultura: desde la reducción de pérdidas por encamado hasta la disminución del uso de fitosanitarios, pasando por la obtención de variedades más resilientes al cambio climático. El conocimiento generado proporciona además una base científica sólida para el diseño de estrategias de mejora genética dirigidas no solo al rendimiento, sino también a la sostenibilidad.
“La pared celular del maíz no es solo una barrera pasiva. Es un campo de batalla, una estructura viva que cambia y se adapta. Nuestros estudios demuestran que comprenderla en profundidad es clave para avanzar hacia un maíz más fuerte, más productivo y más resistente”, concluye Penélope García.
