Banco de semillas

Seedbank en la estación de introducción de plantas regionales USDA Western

Un banco de semillas (también banco de semillas o banco de semillas) almacena semillas para preservar la diversidad genética; por lo tanto, es un tipo de banco de genes. Hay muchas razones para almacenar semillas. Una es preservar los genes que los fitomejoradores necesitan para aumentar el rendimiento, la resistencia a las enfermedades, la tolerancia a la sequía, la calidad nutricional, el sabor, etc. de los cultivos. Otro es prevenir la pérdida de diversidad genética en especies de plantas raras o en peligro en un esfuerzo por conservar la biodiversidad ex situ. Muchas plantas que los humanos usaban hace siglos ahora se usan con menos frecuencia; Los bancos de semillas ofrecen una forma de preservar ese valor histórico y cultural. Las colecciones de semillas almacenadas a baja temperatura y humedad constantes se protegen contra la pérdida de recursos genéticos que, de lo contrario, se mantienen in situ o en colecciones de campo. Estas "vidas" alternativas las colecciones pueden verse dañadas por desastres naturales, brotes de enfermedades o guerras. Los bancos de semillas se consideran bibliotecas de semillas que contienen información valiosa sobre estrategias desarrolladas para combatir el estrés de las plantas y se pueden usar para crear versiones genéticamente modificadas de semillas existentes. El trabajo de los bancos de semillas a menudo abarca décadas e incluso siglos. La mayoría de los bancos de semillas están financiados con fondos públicos y las semillas suelen estar disponibles para la investigación que beneficia al público.

Condiciones de almacenamiento y regeneración

Las semillas son plantas vivas y mantenerlas viables a largo plazo requiere ajustar adecuadamente la humedad y la temperatura de almacenamiento. A medida que maduran en la planta madre, muchas semillas adquieren una capacidad innata para sobrevivir al secado. La supervivencia de estos llamados 'ortodoxos' las semillas se pueden extender mediante el almacenamiento seco a baja temperatura. El nivel de sequedad y frialdad depende principalmente de la longevidad que se requiera y de la inversión en infraestructura que sea asequible. Las pautas prácticas de un científico estadounidense en las décadas de 1950 y 1960, James Harrington, se conocen como 'Reglas del pulgar'. La 'regla de las centenas' indica que la suma de la humedad relativa y la temperatura (en Fahrenheit) debe ser inferior a 100 para que la muestra sobreviva cinco años. Otra regla es que la reducción del contenido de agua en un 1 % o la temperatura en 5,6 °C (10 °F) duplicará la vida útil de la semilla. Las investigaciones de la década de 1990 demostraron que existe un límite para el efecto beneficioso del secado o el enfriamiento, por lo que no se debe exagerar.

Al comprender el efecto del contenido de agua y la temperatura en la longevidad de las semillas, la división de Alimentos y Agricultura de las Naciones Unidas y un grupo consultor llamado Bioversity International desarrollaron un conjunto de estándares para los bancos de semillas internacionales a fin de preservar la longevidad de las semillas. El documento recomienda secar las semillas a aproximadamente un 20 % de humedad relativa, sellar las semillas en recipientes a prueba de humedad de alta calidad y almacenar las semillas a -20 °C (-4 °F). Estas condiciones se denominan con frecuencia 'convencionales' protocolos de almacenamiento. Las semillas de nuestras especies más importantes (maíz, trigo, arroz, soja, guisante, tomate, brócoli, melón, girasol, etc.) se pueden almacenar de esta manera. Sin embargo, hay muchas especies que producen semillas que no sobreviven al secado oa las bajas temperaturas de los protocolos de almacenamiento convencionales. Estas especies deben almacenarse criogénicamente. Las semillas de cítricos, café, aguacate, cacao, coco, papaya, roble, nuez y sauce son algunos ejemplos de especies que deben conservarse criogénicamente.

Como todo, las semillas eventualmente se degradan con el tiempo. Es difícil predecir cuándo las semillas pierden viabilidad, por lo que la mayoría de los bancos de semillas de buena reputación monitorean el potencial de germinación durante el almacenamiento. Cuando el porcentaje de germinación de semillas disminuye por debajo de una cantidad prescrita, las semillas deben volver a plantarse y recolectarse semillas frescas para otra ronda de almacenamiento a largo plazo.

Los bancos de semillas pueden operar en condiciones mucho más primitivas si el objetivo es solo mantener el suministro de semillas año tras año y reducir los costos para los agricultores en un área en particular.

Desafíos

Uno de los mayores retos de los bancos de semillas es la selección. Las colecciones deben ser relevantes y eso significa que deben proporcionar diversidad genética útil que sea accesible al público. Las colecciones también deben ser eficientes y eso significa que no deben duplicar los materiales que ya están en las colecciones.

Mantener vivas las semillas durante cientos de años es el siguiente gran desafío. Las semillas ortodoxas son aptas para semillas 'convencionales' protocolos de almacenamiento, pero hay muchos tipos de semillas que deben almacenarse utilizando métodos no convencionales. La tecnología para estos métodos avanza rápidamente; puede faltar infraestructura institucional local.

Algunas semillas no pueden mantenerse vivas almacenadas y deben regenerarse: plantarse para producir una nueva cantidad de semillas que se almacenarán durante otro período de tiempo. Parzies et al. 2000 descubrió que esto reducía el tamaño efectivo de la población y se perdían alelos. Parzies' Desde entonces, los bancos de todo el mundo se han tomado en serio el hallazgo y ha provocado una mayor verificación: se reconoce ampliamente que la regeneración no preserva la diversidad a la perfección.

Alternativas

La conservación in situ de especies de plantas productoras de semillas es otra estrategia de conservación. La conservación in situ implica la creación de Parques Nacionales, Bosques Nacionales y Refugios Nacionales de Vida Silvestre como una forma de preservar el hábitat natural de los organismos productores de semillas objetivo. La conservación in situ de los recursos agrícolas se realiza en la finca. Esto también permite que las plantas continúen evolucionando con su entorno a través de la selección natural.

Un arboreto almacena árboles plantándolos en un sitio protegido.

Una biblioteca de semillas menos costosa y apoyada por la comunidad puede salvar el material genético local.

El fenómeno de las semillas que permanecen latentes dentro del suelo es bien conocido y documentado (Hills y Morris 1992). Información detallada sobre el papel de tales "bancos de semillas del suelo" en el norte de Ontario, sin embargo, es extremadamente limitado y se requiere investigación para determinar las especies y la abundancia de semillas en el suelo en una variedad de tipos de bosques, así como para determinar la función del banco de semillas en la dinámica de la vegetación posterior a la perturbación. Se presentan tablas comparativas de densidad y diversidad de semillas para los tipos de bosques boreales y caducifolios y se discute la investigación que se ha llevado a cabo. Esta revisión incluye discusiones detalladas sobre: (1) la dinámica del banco de semillas, (2) la fisiología de las semillas en un banco de semillas, (3) los bancos de semillas de bosques boreales y caducifolios, (4) la dinámica y la sucesión de los bancos de semillas, y (5) recomendaciones para iniciando un estudio de banco de semillas en el norte de Ontario.

Longevidad

Las semillas pueden ser viables durante cientos e incluso miles de años. La semilla más antigua datada con carbono 14 que se convirtió en una planta viable fue una semilla de palmera datilera de Judea de unos 2.000 años, recuperada de las excavaciones en el palacio de Herodes el Grande en Israel.

En febrero de 2012, científicos rusos anunciaron que habían regenerado una campión de hoja estrecha (Silene stenophylla) a partir de una semilla de 32 000 años. La semilla se encontró en una madriguera de 124 pies (38 m) bajo el permafrost siberiano junto con otras 800 000 semillas. El tejido de la semilla se cultivó en tubos de ensayo hasta que se pudo trasplantar al suelo. Esto ejemplifica la viabilidad a largo plazo del ADN en condiciones adecuadas.

Cambio climático

Se espera que los esfuerzos de conservación, como los bancos de semillas, desempeñen un papel más importante a medida que avanza el cambio climático. Los bancos de semillas ofrecen a las comunidades una fuente de semillas resistentes al clima para soportar los cambios climáticos locales. A medida que surgen los desafíos del cambio climático, los bancos de semillas comunitarios pueden mejorar el acceso a una selección diversa de cultivos adaptados localmente y, al mismo tiempo, mejorar la comprensión indígena del manejo de plantas, como la selección, el tratamiento, el almacenamiento y la distribución de semillas.

Instalaciones

Cultivos de tejido vegetal cultivados en un banco de semillas USDA, el Centro Nacional de Preservación de Recursos Genéticos

Hay alrededor de 6 millones de accesiones, o muestras de una población en particular, almacenadas como semillas en alrededor de 1300 bancos de germoplasma en todo el mundo desde 2006. Esta cantidad representa una pequeña fracción de la biodiversidad mundial, y muchas regiones de el mundo no ha sido completamente explorado.

• El Svalbard Global Seed Vault ha sido construido dentro de una montaña de piedra arenisca en un túnel hecho por el hombre en la isla noruega congelada de Spitsbergen, que forma parte del archipiélago de Svalbard, a unos 1.307 kilómetros (812 millas) del Polo Norte. Está diseñado para sobrevivir a catástrofes como la guerra nuclear y la guerra mundial. Es operado por el Global Crop Diversity Trust. El permafrost de la zona mantendrá la bóveda debajo del punto de congelación del agua, y las semillas están protegidas por paredes gruesas de 1 metro de hormigón armado con acero. Hay dos esclusas y dos puertas a prueba de explosiones. La bóveda aceptó las primeras semillas el 26 de febrero de 2008.
• The Millennium Seed Bank housed at the Wellcome Trust Millennium Building (WTMB), located in the grounds of Wakehurst Place in West Sussex, near London, in England, UK. Es el banco de semillas más grande del mundo (a largo plazo, al menos 100 veces más grande que Svalbard Global Seed Vault), proporcionando espacio para el almacenamiento de miles de millones de muestras de semillas en una bóveda subterránea de pruebas de bombas nucleares. Su objetivo final es almacenar cada especie de planta posible, alcanzó su primer hito del 10% en 2009, con el próximo 25% de hito destinado a alcanzarse para 2020. Es importante que también distribuyan semillas a otros lugares clave alrededor del mundo, hagan pruebas de germinación en cada especie cada 10 años, y otras investigaciones importantes.
• El Australian Grains Genebank (AGG) es un centro nacional para almacenar material genético para la cría y la investigación de plantas. The Genebank is in a collaboration with the Australian Seed Bank Partnership on an Australian Crop Wild Relatives project. Se encuentra en el Grains Innovation Park, en Horsham, Victoria, Australia, y fue inaugurado oficialmente en marzo de 2014 La razón principal para crear el banco fue la temperatura extrema en la zona, hasta 40 grados Celsius (104 grados Fahrenheit) en el verano. Debido a eso tuvieron que garantizar la protección de los granos durante todo el año. El Genebank pretende recoger y conservar las semillas de especies silvestres de cultivos australianos, que aún no están adecuadamente representadas en las colecciones existentes.
• El antiguo NSW Seedbank se centra en la flora nativa australiana, especialmente las especies amenazadas por el NSW. El proyecto se estableció en 1986 como parte integral de los jardines botánicos australianos, el monte Annan. El NSW Seedbank ha colaborado con el Millennium Seed Bank desde 2003. Desde entonces, el banco de semillas ha sido reemplazado como parte de una importante actualización por el Australian PlantBank.
• Nikolai Vavilov (1887-1943) era un genetista y botánico ruso que, a través de expediciones botánicas-agronomicas, recogía semillas de todo el mundo. Él estableció uno de los primeros bancos de semillas, en Leningrado (ahora San Petersburgo), que sobrevivió al sitio de Leningrado de 28 meses en la Segunda Guerra Mundial. Varios botánicos murieron de hambre en lugar de comer las semillas recolectadas. El instituto es ahora conocido como el Instituto Vavilov de Industria Vegetal. La historia de la supervivencia de esta instalación del asedio se dramatiza en la película de Jessica Oreck 2019 Un hombre tiene un millón de veces.
• El BBA (Beej Bachao Andolan – Save the Seeds movement) comenzó a finales de los años 80 en Uttarakhand, India, liderado por Vijay Jardhari. Se crearon bancos de semillas para almacenar variedades nativas de semillas.
• National Center for Genetic Resources Preservation, Fort Collins, Colorado, United States
• Desert Legume Program (DELEP) se centra en especies silvestres de plantas en la familia de legumbres (Fabaceae), específicamente legumbres de regiones secas alrededor del mundo. El banco de semillas DELEP cuenta actualmente con más de 3600 colecciones de semillas que representan casi 1400 especies de legumbres de tierras áridas procedentes de 65 países en seis continentes. Está respaldado (al menos en parte) en el Centro Nacional de Preservación de Recursos Genéticos, y en el Bóveda Mundial de Semillas Svalbard. El banco de semillas DELEP es una colección acreditada del Consorcio Norteamericano de Conservación de Plantas.
• National Gene Bank of Plants of Ukraine was created in the 1990s in Ukraine. Descrito como uno de los mayores bancos de semillas del mundo, fue dañado durante la invasión rusa de Ucrania en 2022 pero sobrevivió en parte sustancial.
• El INRAE Centre for Vegetable Germplasm conserva más de 10.000 adhesiones de cinco cultivos vegetales como semillas: las colecciones de berenjena (eggplant), pimienta, tomate, melón y lechuga, junto con sus parientes silvestres o cultivados, se conservan en Avignon, Francia. Las accesiones de las colecciones tienen orígenes geográficamente diversos, generalmente bien descritos y fijos para rasgos de interés agronómico o científico, y tienen datos de pasaporte disponibles.
• Indian Seed Vault, Chang La, Ladakh, India

Clasificación de los bancos de semillas

Los bancos de semillas se pueden clasificar en tres perfiles principales: asistencialista, productivista o conservacionista. En la práctica, muchos bancos de semillas tienen una combinación de estos tres tipos principales y pueden tener diferentes prioridades según el contexto y los objetivos del banco de semillas.

1. Bancos de semillas auxiliares: Estos bancos de semillas tienen como objetivo principal apoyar las necesidades de las comunidades locales y los pequeños agricultores. Se centran en proporcionar muestras de semillas que son bien adaptadas a las condiciones locales y son fáciles de crecer y mantener. Priorizan las muestras de semillas que tienen un alto potencial de rendimiento, son resistentes a plagas y enfermedades, y pueden cultivarse con insumos mínimos.
2. Bancos de semillas del producto: Estos bancos de semillas tienen como objetivo principal apoyar la producción agrícola a gran escala y la agricultura comercial. Se centran en proporcionar muestras de semillas que tienen un alto potencial de rendimiento, son resistentes a plagas y enfermedades, y se pueden cultivar con insumos mínimos. Priorizan las muestras de semillas que son bien adaptadas a la agricultura mecanizada a gran escala y pueden cultivarse en grandes cantidades.
3. Bancos de semillas conservacionistas: Estos bancos de semillas tienen como objetivo primordial conservar la diversidad genética de especies vegetales silvestres y domesticadas. Se centran en preservar la diversidad genética de las especies vegetales, y hacen que las muestras de semillas estén disponibles para programas de investigación y cría. priorizan las muestras de semillas raras, en peligro o tienen características genéticas únicas.

Primeros conceptos

En la mitología de Zoroastrian, Ahura Mazda instruyó a Yima, un rey legendario de la antigua Persia, para construir una estructura subterránea llamada Vara para almacenar dos semillas de cada tipo de planta en el mundo conocido. Las semillas tenían que provenir de especímenes de plantas libres de defectos, y la estructura en sí tenía que soportar un invierno apocalíptico de 300 años. Algunos eruditos han sugerido que el equivalente nórdico de este mito es el jardín subterráneo Odainsaker, que estaba destinado a resistir el invierno fimbul de tres años que precedía al Ragnarok, para proteger a las personas (y aparentemente a las plantas) que repoblar el mundo después de este evento.