Arroz

Cereal (Oryza sativa)

Planta de arroz ( Oryza sativa ) con panículas ramificadas que contienen muchos granos en cada tallo.
Granos de arroz de diferentes variedades en el Instituto Internacional de Investigación del Arroz

El arroz es un cereal y, en su forma domesticada , es el alimento básico de más de la mitad de la población mundial , particularmente en Asia y África . El arroz es la semilla de la especie de gramínea Oryza sativa (arroz asiático) o, con mucha menos frecuencia, Oryza glaberrima (arroz africano). El arroz asiático se domesticó en China hace unos 13.500 a 8.200 años; el arroz africano se domesticó en África hace unos 3.000 años. El arroz se ha convertido en algo común en muchas culturas de todo el mundo; en 2021, se produjeron 787 millones de toneladas, lo que lo coloca en el cuarto lugar después de la caña de azúcar , el maíz y el trigo . Solo alrededor del 8% del arroz se comercializa a nivel internacional. China, India e Indonesia son los mayores consumidores de arroz. Una cantidad sustancial del arroz producido en los países en desarrollo se pierde después de la cosecha debido a factores como el transporte y el almacenamiento deficientes. La producción de arroz puede verse reducida por plagas como insectos , roedores y aves , así como por malezas y enfermedades como el tizón del arroz . Los policultivos tradicionales de arroz , como la cría de arroz y patos , y el manejo integrado de plagas moderno buscan controlar los daños causados ​​por las plagas de manera sustentable .

Se han creado muchas variedades de arroz para mejorar la calidad y la productividad de los cultivos. La biotecnología ha creado el arroz de la Revolución Verde , capaz de producir altos rendimientos cuando se lo alimenta con fertilizantes nitrogenados y se lo maneja de forma intensiva. Otros productos son el arroz capaz de expresar proteínas humanas para uso medicinal; el arroz tolerante a las inundaciones o a las aguas profundas ; y las variedades tolerantes a la sequía y a la sal . El arroz se utiliza como organismo modelo en biología.

El grano de arroz seco se muele para eliminar las capas externas; dependiendo de la cantidad que se elimine, los productos varían desde arroz integral hasta arroz con germen y arroz blanco. Algunos se sancochan para que sea más fácil de cocinar. El arroz no contiene gluten ; proporciona proteínas pero no todos los aminoácidos esenciales necesarios para una buena salud. Se comen diferentes tipos de arroz en todo el mundo. El arroz de grano largo tiende a permanecer intacto al cocinarse; el arroz de grano medio es más pegajoso y se usa para platos dulces, y en Italia para el risotto ; y el arroz pegajoso de grano corto se usa en el sushi japonés , ya que mantiene su forma cuando se cocina. El arroz blanco cuando se cocina contiene un 29% de carbohidratos y un 2% de proteínas, con algo de manganeso . El arroz dorado es una variedad producida por ingeniería genética para contener vitamina A.

Se estima que la producción de arroz causó más del 1 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero en 2022. Las predicciones sobre cómo afectará el cambio climático a la producción de arroz varían según la geografía y el contexto socioeconómico. En la cultura humana, el arroz desempeña un papel en diversas religiones y tradiciones, como en las bodas .

Descripción

La planta del arroz puede crecer hasta más de 1 m (3 pies) de altura; si está en aguas profundas, puede alcanzar una longitud de 5 m (16 pies). Una sola planta puede tener varios tallos frondosos o macollos . El tallo erguido está unido con nudos a lo largo de su longitud; una hoja larga y delgada surge de cada nudo. [1] Las flores autofértiles se producen en una panícula , una inflorescencia ramificada que surge del último entrenudo del tallo. Puede haber hasta 350 espiguillas en una panícula, cada una con partes de flores masculinas y femeninas ( anteras y óvulo ). Un óvulo fertilizado se desarrolla en el grano comestible o cariópside . [2]

El arroz es un cereal perteneciente a la familia Poaceae . Como cultivo tropical , puede cultivarse durante las dos estaciones distintas (seca y húmeda) del año, siempre que se disponga de suficiente agua. [3] Normalmente es anual, pero en los trópicos puede sobrevivir como perenne , produciendo un cultivo de retoños . [4]

  • Anatomía de las flores del arroz: espiguilla (izquierda), planta con macollos (centro), cariópside (arriba a la derecha), panícula (derecha)
    Anatomía de las flores del arroz: espiguilla (izquierda), planta con macollos (centro), cariópside (arriba a la derecha), panícula (derecha)
  • Detalle de planta de arroz que muestra flores agrupadas en panícula. Las anteras masculinas sobresalen hacia el aire donde pueden dispersar su polen.
    Detalle de planta de arroz que muestra flores agrupadas en panícula. Las anteras masculinas sobresalen hacia el aire donde pueden dispersar su polen .

Agronomía

Creciente

Como todos los cultivos, el crecimiento del arroz depende de factores ambientales tanto bióticos como abióticos. Los principales factores bióticos son la variedad del cultivo, las plagas y las enfermedades de las plantas . Los factores abióticos incluyen el tipo de suelo, ya sea de tierras bajas o de tierras altas, la cantidad de lluvia o agua de riego, la temperatura, la duración del día y la intensidad de la luz solar. [5]

Los granos de arroz se pueden plantar directamente en el campo donde crecerán, o se pueden cultivar plántulas en un semillero y trasplantarlas al campo. La siembra directa requiere unos 60 a 80 kg de grano por hectárea, mientras que el trasplante necesita menos, alrededor de 40 kg por hectárea, pero requiere mucho más trabajo. [6] La mayor parte del arroz en Asia se trasplanta a mano. El trasplante mecánico lleva menos tiempo, pero requiere un campo cuidadosamente preparado y plántulas criadas en esteras o en bandejas que encajen en la máquina. [7] El arroz no prospera si está sumergido continuamente. [8] El arroz se puede cultivar en diferentes entornos, dependiendo de la disponibilidad de agua. La disposición habitual es rodear los campos de tierras bajas con terraplenes e inundarlos hasta una profundidad de unos pocos centímetros hasta aproximadamente una semana antes de la época de la cosecha; esto requiere una gran cantidad de agua. La técnica de "humectación y secado alternados" utiliza menos agua. Una forma de hacerlo es inundar el campo hasta una profundidad de 5 cm (2 pulgadas), luego dejar que el nivel del agua baje a 15 cm (6 pulgadas) por debajo del nivel de la superficie, medido mirando a través de un tubo de agua de campo perforado hundido en el suelo, y luego repetir el ciclo. [9] Las variedades de arroz de aguas profundas toleran inundaciones a una profundidad de más de 50 centímetros durante al menos un mes. [10] El arroz de secano se cultiva sin inundaciones, en regiones montañosas o accidentadas; se alimenta de secano como el trigo o el maíz. [11]

Cosecha

En toda Asia, el arroz sin moler o "paddy" ( padi en indonesio y malayo ) era tradicionalmente el producto de la agricultura de pequeños agricultores , con cosecha manual . Las granjas más grandes utilizan máquinas como cosechadoras combinadas para reducir la inversión de mano de obra. [12] El grano está listo para cosechar cuando el contenido de humedad es del 20 al 25 %. La cosecha implica segar , apilar los tallos cortados, trillar para separar el grano y limpiar mediante aventado o cribado . [13] El grano de arroz se seca lo antes posible para reducir el contenido de humedad a un nivel que sea seguro contra los hongos del moho. El secado tradicional se basa en el calor del sol, con el grano esparcido sobre esteras o pavimento. [14]

Evolución

Filogenia

Las especies de arroz comestible son miembros del clado BOP dentro de la familia de las gramíneas, Poaceae . La subfamilia del arroz, Oryzoideae , es hermana de los bambúes, Bambusoideae , y de la subfamilia de los cereales Pooideae . El género de arroz Oryza es uno de los once que forman parte de Oryzeae; es hermano de Phyllorachideae . Las especies de arroz comestible O. sativa y O. glaberrima se encuentran entre las aproximadamente 300 especies o subespecies del género. [15]

Poáceas

otras hierbas

Clado PACMAD

(incluye las gramíneas C4 , el maíz y el sorgo )

Clado BOP
Orizoideae

Estreptogyneae

Ehrharteae

Phyllorachideae

Oryzeae

Arroces silvestres, incluido Zizania

Orizaba

Otras especies y subespecies de arroz

O. sativa (arroz asiático)

O. glaberrima (arroz africano)

Bambusoideae (bambúes)

Pooideae (gramíneas y cereales, incluidos trigo y cebada )

Historia

Un bajorrelieve de Borobudur, en Indonesia, del siglo IX describe graneros de arroz y plantas de arroz infestadas de ratones.

El arroz Oryza sativa fue domesticado por primera vez en China hace 9.000 años, [16] por personas de culturas neolíticas en el Alto y Bajo Yangtze , asociadas con hablantes de Hmong-Mien y pre-austronesios , respectivamente. [17] [18] [19] [20] El alelo funcional para nonshattering , el indicador crítico de domesticación en granos, así como otros cinco polimorfismos de un solo nucleótido , es idéntico tanto en indica como en japonica . Esto implica un único evento de domesticación para O. sativa . [21] Tanto la forma indica como la japonica del arroz asiático surgieron de un único evento de domesticación en China del arroz silvestre Oryza rufipogon . [22] [21] A pesar de esta evidencia, parece que el arroz índica surgió cuando el arroz japonica llegó a la India hace unos 4.500 años y se hibridó con otro arroz, ya sea un proto- indica no domesticado o un O. nivara silvestre. [23]

El arroz se introdujo tempranamente en las culturas chino-tibetanas en el norte de China hace unos 6000 a 5600 años, [24] [25] [18] y en la península de Corea y Japón hace unos 5500 a 3200 años. [26] [27] También fue llevado a Taiwán por la cultura Dapenkeng hace 5500 a 4000 años, antes de extenderse hacia el sur a través de las migraciones austronesias al sudeste asiático insular , Madagascar y Guam , pero no sobrevivió al viaje al resto del Pacífico. [17] [28] [29] Llegó a los hablantes de austroasiáticos y kra-dai en el sudeste asiático continental y el sur de China hace 5000 años. [17] [30]

El arroz se extendió por el resto del mundo a través del cultivo, la migración y el comercio, y finalmente llegó a las Américas como parte del intercambio colombino después de 1492. [31] El ahora menos común Oryza glaberrima (arroz africano) fue domesticado de forma independiente en África hace unos 3000 años, [31] y fue introducido a las Américas por los españoles. [32] En la América del Norte británica , cuando comenzó la Guerra de Independencia de los Estados Unidos , el arroz se había convertido en el cuarto producto de exportación más valioso, solo detrás del tabaco, el trigo y el pescado. [33]

Comercio

Producción de arroz – 2021
PaísMillones de toneladas
 Porcelana213
 India195
 Bangladés57
 Indonesia54
 Vietnam44
 Tailandia30
Mundo787 [34]

Producción

En 2021, la producción mundial de arroz fue de 787 millones de toneladas , liderada por China e India con un 52% combinado del total. [34] Esto colocó al arroz en cuarto lugar en la lista de cultivos por producción, después de la caña de azúcar , el maíz y el trigo . [35] Otros productores importantes fueron Bangladesh , Indonesia y Vietnam . [35] El 90% de la producción mundial proviene de Asia. [36]

  • Producción de arroz (2021)[35]
    Producción de arroz (2021) [35]
  • Desde el año 2000, la producción de arroz (naranja) ha aumentado, pero su participación en la producción total de cultivos ha disminuido.
    Desde el año 2000, la producción de arroz (naranja) ha aumentado,
    pero su participación en la producción total de cultivos ha disminuido.

Registros de rendimiento

En 2022, el rendimiento mundial promedio del arroz fue de 4,7 toneladas métricas por hectárea (2,1 toneladas cortas por acre). [37] Yuan Longping, del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo del Arroz Híbrido de China, estableció un récord mundial de rendimiento del arroz en 1999 con 17,1 toneladas métricas por hectárea (7,6 toneladas cortas por acre) en una parcela de demostración. Para ello, se empleó un arroz híbrido especialmente desarrollado y el Sistema de Intensificación del Arroz (SRI), una innovación en el cultivo del arroz. [38]

Seguridad alimentaria

El arroz es un alimento básico en Asia, América Latina y algunas partes de África [39] , y alimenta a más de la mitad de la población mundial [36] . Sin embargo, una parte sustancial de la cosecha puede perderse después de la cosecha debido a un transporte, almacenamiento y molienda ineficientes. Una cuarta parte de la cosecha en Nigeria se pierde después de la cosecha. Las pérdidas por almacenamiento incluyen daños causados ​​por hongos si el arroz no se seca lo suficiente. En China, las pérdidas en los silos metálicos modernos fueron de apenas el 0,2%, en comparación con el 7-13% cuando el arroz era almacenado por hogares rurales [ 40] .

Tratamiento

El grano seco se muele para eliminar las capas externas, es decir, la cáscara y el salvado . Estas se pueden eliminar en un solo paso, en dos pasos o, como en la molienda comercial, en un proceso de varios pasos de limpieza, descascarillado, separación, pulido, clasificación y pesaje. [41] Al arroz integral solo se le quita la cáscara no comestible. [42] La molienda posterior elimina el salvado y el germen para crear productos sucesivamente más blancos. [42] El arroz vaporizado se somete a un proceso de cocción al vapor antes de molerlo. Esto hace que el grano sea más duro y mueve algunas de las vitaminas y minerales del grano a la parte blanca del arroz para que se conserven después de la molienda. [42] El arroz no contiene gluten , por lo que es adecuado para personas con una dieta sin gluten . [43] El arroz es una buena fuente de proteínas y un alimento básico en muchas partes del mundo, pero no es una proteína completa ya que no contiene todos los aminoácidos esenciales en cantidades suficientes para una buena salud. [44]

Comercio

Las cifras del comercio mundial son mucho menores que las de la producción, ya que menos del 8% del arroz producido se comercializa internacionalmente. China, exportador de arroz a principios de la década de 2000, se había convertido en el mayor importador de arroz del mundo en 2013. [45] Los países en desarrollo son los principales actores del comercio mundial del arroz; en 2012, la India era el mayor exportador de arroz, seguido de Tailandia y Vietnam. [46]

Consumo mundial

En 2016, los países que más arroz consumían eran China (29% del total), India e Indonesia. [47] En 2020, Bangladesh había arrebatado el tercer puesto a Indonesia. En promedio anual entre 2020 y 2023, China consumió 154 millones de toneladas de arroz, India consumió 109 millones de toneladas y Bangladesh e Indonesia consumieron alrededor de 36 millones de toneladas cada uno. En todo el mundo, el consumo de arroz per cápita disminuyó en el siglo XXI, ya que la gente en Asia y otros lugares comió menos cereales y más carne. Una excepción es el África subsahariana, donde tanto el consumo per cápita de arroz como la población están aumentando. [48]

Alimento

Arroz blanco cocido, de grano medio, sin enriquecer
Valor nutricional por 100 g (3,5 oz)
Energía544 kJ (130 kcal)
28,6 gramos
0,2 gramos
2,4 gramos
Vitaminas y minerales
VitaminasCantidad
%VD †
Tiamina (B 1 )
2%
0,02 mg
Riboflavina ( B2 )
2%
0,02 mg
Niacina ( B3 )
3%
0,4 mg
Ácido pantoténico (B 5 )
8%
0,41 mg
Vitamina B6
3%
0,05 mg
Folato (B 9 )
1%
2 μg
MineralesCantidad
%VD †
Calcio
0%
3 miligramos
Hierro
1%
0,2 mg
Magnesio
3%
13 mg
Manganeso
17%
0,38 mg
Fósforo
3%
37 mg
Potasio
1%
29 mg
Sodio
0%
0 mg
Zinc
4%
0,4 mg
Otros componentesCantidad
Agua69 gramos
Entrada central de FoodData
† Porcentajes estimados utilizando las recomendaciones de EE. UU. para adultos, [49] excepto para el potasio, que se estima según la recomendación de expertos de las Academias Nacionales . [50]

Cualidades alimenticias

El arroz es un alimento de consumo común en todo el mundo. Las variedades de arroz se clasifican normalmente como de grano corto, medio y largo. Las variedades de Oryza sativa indica suelen ser de grano largo; las variedades de Oryza sativa japonica suelen ser de grano corto o medio. El arroz de grano corto, con la excepción del bomba español, suele ser pegajoso cuando se cocina y es adecuado para pudines. El arroz jazmín tailandés es aromático y, inusualmente para un arroz de grano largo, tiene algo de pegajosidad, con una textura suave. El arroz basmati indio es de grano muy largo y aromático. El arroz arborio italiano , utilizado para el risotto , es de longitud media, ovalado y bastante pegajoso. El arroz japonés para sushi es una variedad pegajosa de grano corto. [51]

Nutrición

El arroz blanco cocido contiene 69% de agua, 29% de carbohidratos , 2% de proteínas y contiene una cantidad insignificante de grasa (tabla). En una porción de referencia de 100 gramos (3,5 oz), el arroz blanco cocido proporciona 130 calorías de energía alimentaria y contiene niveles moderados de manganeso (18% del valor diario), sin otros micronutrientes en contenido significativo (todos menos del 10% del valor diario ). [52] En 2018, la Organización Mundial de la Salud recomendó encarecidamente fortificar el arroz con hierro y recomendó condicionalmente fortificarlo con vitamina A y con ácido fólico . [53]

Arroz dorado

El arroz dorado es una variedad producida mediante ingeniería genética para sintetizar betacaroteno , un precursor de la vitamina A, en el endospermo del grano de arroz. Está destinado a ser cultivado y consumido en partes del mundo donde prevalece la deficiencia de vitamina A. [54] [55] El arroz dorado ha sido rechazado por activistas, como en Filipinas . [56] En 2016, más de 100 premios Nobel alentaron el uso de organismos genéticamente modificados , como el arroz dorado, por los beneficios que estos podrían traer. [57]

El arroz y el cambio climático

Gases de efecto invernadero de la producción de arroz

Científicos miden las emisiones de gases de efecto invernadero del arroz

En 2022, las emisiones de gases de efecto invernadero del cultivo de arroz se estimaron en 5.700 millones de toneladas de CO2eq, lo que representa el 1,2% de las emisiones totales. [58] Dentro del sector agrícola, el arroz produce casi la mitad de las emisiones de gases de efecto invernadero de las tierras de cultivo , [59] alrededor del 30% de las emisiones agrícolas de metano y el 11% de las emisiones agrícolas de óxido nitroso . [60] El metano se libera de los arrozales sujetos a inundaciones a largo plazo, ya que esto inhibe que el suelo absorba el oxígeno atmosférico, lo que resulta en la fermentación anaeróbica de la materia orgánica en el suelo. [61] Las emisiones se pueden limitar plantando nuevas variedades, no inundando continuamente y eliminando la paja. [62]

Es posible reducir las emisiones de metano en el cultivo de arroz mediante una mejor gestión del agua, combinando la siembra en seco y una extracción del agua, o ejecutando una secuencia de humedecimiento y secado. Esto da como resultado reducciones de emisiones de hasta el 90% en comparación con la inundación total e incluso mayores rendimientos. [63]

Efectos del cambio climático en la producción de arroz

Las predicciones sobre los efectos del cambio climático en el cultivo de arroz varían. Se ha proyectado que el rendimiento mundial de arroz disminuirá alrededor de un 3,2% con cada aumento de 1 °C en la temperatura media mundial [64], mientras que otro estudio predice que el cultivo mundial de arroz aumentará inicialmente, para estabilizarse con un calentamiento de alrededor de 3 °C (2091-2100 en relación con 1850-1900). [65]

Los efectos del cambio climático en el cultivo de arroz varían según la ubicación geográfica y el contexto socioeconómico. Por ejemplo, el aumento de las temperaturas y la disminución de la radiación solar durante los últimos años del siglo XX redujeron el rendimiento del arroz entre un 10% y un 20% en 200 granjas de siete países asiáticos. Esto puede haber sido causado por el aumento de la respiración nocturna. [66] [67] El IRRI ha pronosticado que los rendimientos del arroz asiático caerán alrededor de un 20% por cada aumento de 1 °C en la temperatura media global. Además, el arroz no puede producir grano si las flores experimentan una temperatura de 35 °C o más durante más de una hora, por lo que la cosecha se perdería en estas condiciones. [68] [69]

En el valle del Po , en Italia, las variedades de arroz para risotto arborio y carnaroli han sufrido malas cosechas debido a la sequía en el siglo XXI. El Ente Nazionale Risi  [it] está desarrollando variedades resistentes a la sequía; su variedad nuovo prometeo tiene raíces profundas que le permiten tolerar la sequía, pero no es adecuada para el risotto. [70]

Plagas, malezas y enfermedades

Plagas y malezas

Saltamontes chino del arroz ( Oxya chinensis )

El rendimiento del arroz puede verse reducido por el crecimiento de malezas y una amplia variedad de plagas, incluidos insectos, nematodos, roedores como ratas, caracoles y pájaros. [71] Las principales plagas de insectos del arroz incluyen gusanos soldados, chinches del arroz , chinches negras , gusanos cortadores, grillos de campo, saltamontes, cigarras, cochinillas y cigarras. [72] Las altas tasas de aplicación de fertilizantes nitrogenados pueden empeorar los brotes de pulgones. [73] Las condiciones climáticas pueden contribuir a los brotes de plagas: los brotes de mosquitos de las agallas del arroz empeoran con las fuertes lluvias en la estación húmeda, mientras que los brotes de trips están asociados con la sequía. [74]

Enfermedades

Arroz saludable (izquierda) y arroz con arroz inflado

El tizón del arroz , causado por el hongo Magnaporthe grisea , es la enfermedad más grave del cultivo de arroz. [75] Esta y la raya bacteriana de la hoja (causada por Xanthomonas oryzae pv. oryzae ) son perennemente las dos peores enfermedades del arroz en todo el mundo; ambas se encuentran entre las diez enfermedades más importantes de todas las plantas de cultivo. [76] Otras enfermedades importantes del arroz incluyen el tizón de la vaina (causado por Rhizoctonia solani ), el falso carbón ( Ustilaginoidea virens ) y el tizón bacteriano de la panícula ( Burkholderia glumae ). [76] Las enfermedades virales incluyen el achaparramiento del arroz, el enanismo del arroz, el tungro del arroz y el moteado amarillo del arroz. [77]

Manejo de plagas

Los científicos especializados en protección de cultivos están desarrollando técnicas sostenibles para el manejo de las plagas del arroz. [78] El manejo sostenible de plagas se basa en cuatro principios: biodiversidad, resistencia de la planta huésped, ecología del paisaje y jerarquías en un paisaje, desde lo biológico hasta lo social. [79] Las aplicaciones de pesticidas por parte de los agricultores a menudo son innecesarias. [80] Los pesticidas pueden inducir el resurgimiento de poblaciones de plagas del arroz, como la cigarra marrón , tanto destruyendo insectos beneficiosos como mejorando la reproducción de la plaga. [81] El Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) demostró en 1993 que una reducción del 87,5% en el uso de pesticidas puede conducir a una caída general en el número de plagas. [82]

Un granjero pastorea sus patos en los arrozales de Java Central

Los agricultores de China, Indonesia y Filipinas han controlado tradicionalmente las malezas y las plagas mediante la práctica del policultivo , que consiste en criar patos y, a veces, peces en sus arrozales. Estos producen valiosos cultivos adicionales, se comen a los animales pequeños que causan plagas, abonan el arroz y, en el caso de los patos, también controlan las malezas. [83] [84]

Las plantas de arroz producen sus propias defensas químicas para protegerse de los ataques de plagas. Algunas sustancias químicas sintéticas, como el herbicida 2,4-D , hacen que la planta aumente la producción de ciertas sustancias químicas defensivas y, por lo tanto, aumentan la resistencia de la planta a algunos tipos de plagas. [85] Por el contrario, otras sustancias químicas, como el insecticida imidacloprid , parecen inducir cambios en la expresión genética del arroz que hacen que la planta sea más susceptible a ciertas plagas. [86]

Los fitomejoradores han creado cultivares de arroz que incorporan resistencia a diversas plagas de insectos . El fitomejoramiento convencional de variedades resistentes se ha visto limitado por desafíos como la cría de plagas de insectos para realizar pruebas y la gran diversidad y evolución continua de las plagas. Se están buscando genes de resistencia en especies silvestres de arroz y se están aplicando técnicas de ingeniería genética. [87]

Ecotipos y cultivares

Recolección de semillas de arroz del IRRI

El Instituto Internacional de Investigación del Arroz mantiene el Banco Internacional de Genes de Arroz, que contiene más de 100.000 variedades de arroz. [88] [89] Gran parte del sudeste asiático cultiva variedades de arroz glutinoso . [90] Se han desarrollado cultivares de arroz de alto rendimiento adecuados para el cultivo en África, llamados el Nuevo Arroz para África (NERICA), para mejorar la seguridad alimentaria y aliviar la pobreza en el África subsahariana. [91]

El genoma completo del arroz fue secuenciado en 2005, lo que lo convirtió en la primera planta de cultivo en alcanzar este estatus. [92] Desde entonces, se han secuenciado los genomas de cientos de tipos de arroz, tanto silvestres como cultivados, incluidas especies de arroz tanto asiáticas como africanas. [93]

Biotecnología

Variedades de alto rendimiento

Las variedades de alto rendimiento son un grupo de cultivos creados durante la Revolución Verde para aumentar radicalmente la producción mundial de alimentos. La primera variedad de arroz de la Revolución Verde, IR8 , se produjo en 1966 en el Instituto Internacional de Investigación del Arroz mediante un cruce entre una variedad indonesia llamada "Peta" y una variedad china llamada "Dee Geo Woo Gen". [94] Las variedades de la Revolución Verde se criaron para que tuvieran tallos cortos y fuertes para que el arroz no se encorvara ni se cayera. Esto les permitió mantenerse erguidos y productivos incluso con aplicaciones intensas de fertilizantes. [94]

Expresión de proteínas humanas

Ventria Bioscience ha modificado genéticamente el arroz para expresar lactoferrina y lisozima , que son proteínas que se encuentran habitualmente en la leche materna , y en la albúmina sérica humana . Estas proteínas tienen efectos antivirales , antibacterianos y antifúngicos . [95] El arroz que contiene estas proteínas añadidas se puede utilizar como componente de soluciones de rehidratación oral para tratar enfermedades diarreicas , acortando así su duración y reduciendo la recurrencia. Dichos suplementos también pueden ayudar a revertir la anemia . [96]

Tolerancia a inundaciones

Investigadores del Instituto Internacional de Investigación del Arroz examinan el arroz en aguas profundas de Filipinas

En las zonas propensas a inundaciones , los agricultores han plantado desde hace mucho tiempo variedades tolerantes a las inundaciones conocidas como arroz de aguas profundas . En el sur y el sudeste de Asia , las inundaciones afectan a unos 20 millones de hectáreas (49 millones de acres) cada año. [97] Las inundaciones han provocado históricamente pérdidas masivas en los rendimientos, como en Filipinas, donde en 2006 se perdieron cosechas de arroz por valor de 65 millones de dólares debido a las inundaciones. [98]

Las variedades estándar de arroz no pueden soportar inundaciones estancadas durante más de una semana, ya que no permiten que la planta acceda a los requisitos necesarios, como la luz solar y el intercambio de gases. La variedad Swarna Sub1 puede tolerar una inmersión de una semana, consumiendo carbohidratos de manera eficiente y continuando su crecimiento. [97] El llamado " arroz de buceo " [99] con el transgén Sub1A es muy tolerante a la inmersión durante hasta dos semanas, lo que ofrece una supervivencia a las inundaciones mucho mejor para los cultivos de los agricultores. El IRRI ha creado variedades Sub1A y las ha distribuido a Bangladesh, India, Indonesia, Nepal y Filipinas. [100]

Tolerancia a la sequía

La sequía representa un estrés ambiental significativo para la producción de arroz, con 19 a 23 millones de hectáreas (47 a 57 millones de acres) de producción de arroz de secano en el sur y sudeste de Asia a menudo en riesgo. [101] [102] En condiciones de sequía, sin agua suficiente para permitirles obtener los niveles necesarios de nutrientes del suelo, las variedades comerciales convencionales de arroz pueden verse gravemente afectadas, como sucedió, por ejemplo, en la India a principios del siglo XXI. [103]

El Instituto Internacional de Investigación del Arroz lleva a cabo investigaciones para desarrollar variedades de arroz tolerantes a la sequía, incluidas las variedades Sahbhagi Dhan, Sahod Ulan y Sookha dhan, que actualmente utilizan los agricultores de la India, Filipinas y Nepal respectivamente. [102] Además, en 2013, el Instituto Nacional Japonés de Ciencias Agrobiológicas dirigió un equipo que insertó con éxito el gen DEEPER ROOTING 1 ( DRO1 ), de la variedad de arroz de secano filipina Kinandang Patong, en la popular variedad comercial de arroz IR64, dando lugar a un sistema de raíces mucho más profundo en las plantas resultantes. [103] Esto facilita una mejor capacidad de la planta de arroz para obtener los nutrientes necesarios en épocas de sequía mediante el acceso a capas más profundas del suelo , una característica demostrada por ensayos en los que los rendimientos del arroz IR64 + DRO1 cayeron un 10% en condiciones de sequía moderada, en comparación con el 60% de la variedad IR64 sin modificar. [103] [104]

Tolerancia a la sal

La salinidad del suelo plantea una amenaza importante para la productividad de los cultivos de arroz, en particular a lo largo de las zonas costeras bajas durante la estación seca. [101] [105] Por ejemplo, aproximadamente 1 millón de hectáreas (2,5 millones de acres) de las zonas costeras de Bangladesh están afectadas por suelos salinos. [106] Estas altas concentraciones de sal pueden afectar gravemente la fisiología de las plantas de arroz , especialmente durante las primeras etapas de crecimiento, y como tal, los agricultores a menudo se ven obligados a abandonar estas áreas. [107]

Se han logrado avances en el desarrollo de variedades de arroz capaces de tolerar tales condiciones; el híbrido creado a partir del cruce entre la variedad comercial de arroz IR56 y la especie de arroz silvestre Oryza coarctata es un ejemplo. [108] O. coarctata puede crecer en suelos con el doble del límite de salinidad de las variedades normales, pero no produce arroz comestible. [108] Desarrollada por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz , la variedad híbrida utiliza glándulas foliares especializadas que eliminan la sal a la atmósfera. Se produjo a partir de un embrión exitoso de 34.000 cruces entre las dos especies; luego, este se retrocruzó con IR56 con el objetivo de preservar los genes responsables de la tolerancia a la sal que se heredaron de O. coarctata . [107]

Tolerancia al frío

El arroz es sensible a temperaturas inferiores a 12 °C. La siembra se lleva a cabo cuando la temperatura media diaria supera de forma fiable este límite. Las temperaturas medias inferiores a esa cifra reducen el crecimiento; si se mantienen durante más de cuatro días, la germinación y el crecimiento de las plántulas se ven perjudicados y las plántulas pueden morir. En las plantas más grandes sometidas al frío, se fomenta la plaga del tizón del arroz, lo que reduce gravemente el rendimiento. A partir de 2022, los investigadores siguen estudiando los mecanismos de tolerancia al frío en el arroz y su base genética. [109]

Reducción de las emisiones de metano

La producción de arroz en arrozales es perjudicial para el medio ambiente debido a la liberación de metano por parte de las bacterias metanogénicas . Estas bacterias viven en el suelo anaeróbico anegado y consumen los nutrientes liberados por las raíces del arroz. La introducción del gen de cebada SUSIBA2 en el arroz crea un cambio en la producción de biomasa de la raíz al brote, lo que disminuye la población de metanógenos y da como resultado una reducción de las emisiones de metano de hasta el 97%. Además, la modificación aumenta la cantidad de granos de arroz. [110] [111]

Organismo modelo

El arroz se utiliza como organismo modelo para investigar los mecanismos de la meiosis y la reparación del ADN en plantas superiores. [112] Por ejemplo, un estudio con arroz ha demostrado que el gen OsRAD51C es necesario para la reparación precisa de las roturas de doble cadena del ADN durante la meiosis. [113]

En la cultura humana

Estatua antigua de la diosa del arroz Dewi Sri de Java (  siglo IX aproximadamente )

El arroz juega un papel importante en ciertas religiones y creencias populares. En las ceremonias de boda hindúes, el arroz, que denota fertilidad, prosperidad y pureza, se arroja al fuego sagrado, una costumbre modificada en las bodas occidentales, donde la gente arroja arroz. [114] En las bodas malayas, el arroz aparece en múltiples comidas especiales para bodas, como el arroz glutinoso dulce. [115] En Japón y Filipinas, el vino de arroz se usa para bodas y otras celebraciones. [116] Dewi Sri es una diosa del archipiélago indo-malasio, que en el mito se transforma en arroz u otros cultivos. [117] El inicio de la temporada de siembra del arroz se marca en países asiáticos como Nepal y Camboya con una Ceremonia Real de Arado . [118] [119] [120]

Véase también

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Lectura adicional

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