Las condiciones ambientales de una determinada área geográfica y la evolución en los gustos de los consumidores, desde los primeros ensayos conscientes de transformación de la uva y elaboración de vino, han sido los motores a la vez las herramientas que han dirigido la selección de las variedades y los clones de Vitis, y la distribución más o menos generalizada de los genotipos resultantes.

Mejora genética de la especie

La única mejora genética que se ha hecho en la vid ha sido la selección clonal, por multiplicación vegetativa de una variedad con una nueva característica de interés. En este proceso, que puede resultar bastante largo, se han ido incluyendo caracteres a seleccionar, de acuerdo con el alcance de los conocimientos sobre la morfología, la ecología, la fisiología y la genética de la vid. Así, se tiene en cuenta el contenido de ciertos compuestos como polifenoles, antocianos, azúcares, agua, hormonas que controlan la maduración, aminoácidos, o bien parámetros cuantitativos como número y peso de las uvas, y también la expresión de mecanismos de defensa frente a patógenos y plagas.

Este proceso tradicional de cruzamiento y selección ha dado lugar a mejoras muy notables, que han permitido a la viticultura y la enología actuales alcanzar unos niveles considerablemente óptimos. Pero resulta difícil imaginar que se puede ir mucho más allá sin echar mano de las herramientas más prometedoras y, a la vez, más atractivas, de que disponemos. La aplicación, ya en el momento actual y de cara al futuro, de las técnicas de biología molecular para el estudio y manipulación de la vid, de acuerdo con las necesidades de la viticultura moderna, puede dar lugar a propiedades por ahora inalcanzables, y la fijación de las nuevas propiedades adaptativas seleccionadas se dará en períodos de tiempo muy cortos, tan sólo de un puñado de años, si se comparan con los millones de años que han sido precisos para fijar las propiedades seleccionadas de forma natural.

La genética al alcance de la viticultura

En este contexto resulta evidente que los actuales conocimientos en genética deben forzosamente llevar a un mayor conocimiento del genoma de la vid y de la regulación génica de las características que interesa seleccionar. Tan sólo mediante una necesaria prospección de las características génicas de la especie se podrán aplicar las dos estrategias de mejora genética, basadas en la creación de nuevas variedades, o en la mejora de variedades clásicas por selección clonal e ingeniería genética.

Pero de momento consideraremos únicamente las aplicaciones de las técnicas moleculares a la identificación y selección de variedades. Un ejemplo de las muchas ventajas que proporcionan estas nuevas técnicas al alcance de la viticultura es la utilización de marcadores de genes de interés aplicados a programas de mejora genética, como en el caso de la apirenia, o ausencia de semilla en la uva de mesa. Mediante un marcador del gen responsable de este rasgo y una PCR (reacción en cadena de la polimerasa) de cinco horas se puede determinar, a partir de un fragmento de hoja de la plántula, si una vid será o no apirena. La alternativa sería esperar casi cinco años a obtener los primeros frutos. Esto hace viables proyectos como el que comparten el Centro de Investigación y Desarrollo Agroalimentario (CIDA) de Murcia, y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de Madrid, pera la elaboración de un mapa genético de la vid que permita la obtención de marcadores para todos los caracteres interesantes en la mejora de la uva de mesa, como la apirenia, el color, el sabor, la textura o la precocidad. Los marcadores obtenidos se pueden, en teoría, aplicar a las semillas procedentes de cruces entre variedades interesantes y seleccionar las plántulas que expresen las características buscadas. Las ventajas resultan evidentes: será preciso hacer un seguimiento de un número muy reducido de plantas, con el ahorro económico y de tiempo que esto representa.

Empiezan a ser habituales los términos isoenzimas, RADP, microsatélites y AFLP en la literatura científica que deben manejar quienes gestionan la vid; en este dossier se intentan aclarar los que pueden resultar más confusos, en relación a las técnicas genéticas más asequibles en la actualidad a la identificación de variedades. Tal vez la más aplicable a la identificación de variedades con efectos legales es la de los microsatélites, regiones de DNA no codificante formado por secuencias cortas, repetidas un número variable de veces, cantidad que varía en diferentes alelos, y que resulta diferenciable por PCR. Esta técnica de tipificación de los tamaños alélicos de cada variedad tiene una muy buena reproducibilidad. La otra gran técnica en el estudio genético de la vid a nivel molecular es el estudio de los polimorfimos en la longitud de los fragmentos amplificados (AFPL) por PCR, que permite visualizar de forma muy potente diferencias genéticas, incluso entre clones de una misma variedad, resultando muy interesante en selección clonal.

El caso español

El análisis genético es, de acuerdo con el artículo del grupo de José Miguel Martínez Zapater (CNB, CSIC) , una asignatura pendiente en nuestro país. Si en países como los EUA y Australia o, dentro de Europa, Alemania, la aplicación de la biología molecular a la viticultura está más extendida, en España prácticamente todo lo que se hace en selección clonal es a nivel de campo. Tenemos una gran tradición en este sentido, y hay centros de investigación, estaciones enológicas, órganos administrativos y entidades privadas, que están llevando a cabo una tarea muy destacable en este ámbito. Sobre la selección clonal y sanitaria en nuestro país hablan dos de los artículos de este número, el del grupo de Félix Cabello, del Instituto Madrileño de Investigación Agraria y Alimentaria (IMIA) y el de Ventura Padilla, del CIDA de Murcia.

La selección clonal y sanitaria de la garnacha y el moscatel en Evena (estación enológica de Navarra), de albariño en la empresa aragonesa Vitisfrut y en la Misión Biológica de Galicia, de macabeo, xarel·lo, parellada y merlot en el Instituto Catalán de la Vid y el Vino (INCAVI), de tempranillo y graciano en el Centro de Investigación y Desarrollo Agrario (CIDA) de La Rioja, o de garnacha blanca en el Departamento de Agricultura, Ganadería y Pesca de la Generalitat de Cataluña (DARP) son ejemplos de trabajos basados en los conocimientos sobre genética procedentes de anteriores cruzamientos y que permiten configurar mapas genéticos de la vid.

Pero en los últimos años, y a remolque de la investigación que se hace en el exterior, parece que hay gran interés en aplicar, en mayor o menor grado, técnicas de selección moleculares. Como ejemplo de lo que se está moviendo en el nuestro país, están los intentos de coordinar a los expertos en viticultura para profesionalizar el sector, optimizar recursos, mejorar los materiales, proporcionar información y modernizar estructuras. La primera acción visible de este movimiento es la creación de redes nacionales i/o internacionales dedicadas a esta tarea coordinadora, o la participación española en proyectos de secuenciación del genoma de la vid, como el que describe José Miguel Martínez Zapater en este número.

Las colecciones vegetales que se mantienen en estos depósitos son a la vez material de distribución y de investigación. Los objetivos de los bancos son el establecimiento y la conservación del género Vitis y la identificación y evaluación de sus variedades. Las acciones concretas que realizan son la documentación del material vegetal, la investigación ampelográfica y genética sobre la colección, y el intercambio de información y material con entidades y centros interesados, nacionales e internacionales, trabajando en ocasiones de forma coordinada.

Un ejemplo de esta coordinación es la Red Europea para la Conservación y Caracterización de los Recursos Genéticos de la Vid. A través de esta red, y al amparo del Centro Alemán de Información y Documentación en Agricultura, se ha creado una base de datos genética de la vid con libre acceso que promueve la utilización de germoplasmas valiosos en programas de cruce, y que permite la detección y descripción de variedades poco comunes o erróneamente denominadas, a través del consenso de sus participantes.

Dos centros españoles se encuentran entre los 19 participantes de esta red europea: el Centro de Información y Formación Agraria Rancho de la Merced, en Jerez de la Frontera, y el Instituto Madrileño de Investigación Agraria y Alimentaria en la Finca El Encín, en Alcalá de Henares. El Rancho de la Merced, con casi 1500 accesiones o registros, lleva a cabo la preservación de los germoplasmas, además de descripciones ampelográficas y ampelométricas de cultivares de vid, estudios agronómicos y fenológicos sobre el rendimiento de la vid y la calidad de los mostos y vinos. Por su parte, la finca El Encín, con más de 2500 accesiones, es el segundo banco en importancia del ámbito europeo, detrás del INRA (Instituto Nacional de la Investigación Agronómica) de Montpellier, de más de 7000 entradas. La investigación en El Encín y en los grupos relacionados incluye, además de la preservación de los germoplasmas y las descripciones ampelográficas y evaluaciones agronómicas, la identificación de cultivares por métodos bioquímicos y un banco de datos moleculares de las variedades depositadas.

Empresa y transferencia de tecnología

Empresas líderes mundiales en su campo, como E&J Gallo Wineries o Sun World se sitúan asimismo en la vanguardia de la investigación privada en creación de nuevas variedades y selección de variedades existentes, ya sea para utilización en los procesos de elaboración propios, como en el caso de la bodega californiana, o para la comercialización de productos vegetales que hace Sun World. Nuestro país, con gran tradición de pequeñas bodegas elaboradoras y métodos conservadores, encuentra la herramienta necesaria para la aplicación de la investigación puntera en el mundo de la empresa en la transferencia de tecnología procedente de la universidad o de centros de dependientes de las administraciones central y autonómicas. La aplicación se materializa a través de colaboraciones, de las Oficinas Técnicas de Transferencia de Resultados de Investigación (OTRI), de fundaciones amparadas por las universidades o de entes como el INCAVI, en Cataluña.

¿Qué es preciso esperar?

No se pueden desatender las necesidades del sector vitivinícola ligadas a la mejora genética. La innovación y el desarrollo tecnológico hacen cada vez un mayor uso de los conocimientos sobre la genética de Vitis, de cara a la aplicación de la selección asistida por marcadores (MAS, del inglés marker-assisted selection) para identificar y seleccionar las características de interés, desde propiedades agronómicas hasta resistencia a plagas y enfermedades o incluso propiedades nutricionales de los mostos y vinos resultantes de la transformación de las uvas.

Ya es una realidad la solución de problemas concretos de identificación de variedades y de análisis parental gracias a los marcadores moleculares. Es fascinante descubrir la ascendencia del cabernet sauvignon o del müller-thurgau, determinadas en los últimos años por estos métodos.

Los cada vez más completos mapas genómicos de la vid y el incremento del número de marcadores moleculares conocidos harán posible combinar la gran cantidad de información génica generada por los grupos individuales en un único mapa genómico de Vitis.

También es ya realidad el sistema por el que la extracción del DNA de ejemplares de un programa de cruzamiento permitirá la criba simultánea de decenas de rasgos esenciales, de manera que la selección de campo se hará sobre una población preseleccionada.

Gracias a los conocimientos genómicos adquiridos con los marcadores moleculares, la clonación posicional basada en mapas de ligamiento de determinados caracteres (es decir, la colocación estratégica de ciertos genes en determinadas posiciones respecte a otros), abrirá nuevas puertas a la modificación y la mejora genéticas.

El escenario dibujado ya constituye por sí mismo una razón suficiente para pensar que el futuro se halla en esta dirección, a pesar de las resistencias a que los avances biotecnológicos penetren en los cultivos. Pero si, con todo, queda alguna duda, tan sólo es preciso tener en cuenta que, finalmente, pero no menos importante, los liderajes mundiales en temas vitivinícolas están cambiando de escenario geográfico, y los nuevos países que han tomado las riendas están convencidos de esta necesidad, y la están desarrollando con importantes recursos económicos y humanos.