En fitomejoramiento, ¿cuándo se inventaron los híbridos F1? ¿Fue un refinamiento gradual de las técnicas de cultivo de plantas lo que condujo a lo que llamamos híbridos F1? ¿Cuánta tecnología moderna y conocimiento moderno necesita?

Respuesta corta:
La invención fue ~ 1908, pero inicialmente no fueron prácticos. Se requirieron refinamientos de las técnicas de fitomejoramiento y germoplasma para hacer que los híbridos F1 fuesen económicos. Antes de eso, se usaron híbridos de doble cruz y triple cruz. El conocimiento es “moderno”, pero no es mucho; podrías explicar los aspectos básicos de la cría en un párrafo. Se necesita poca “tecnología” moderna en el sentido de infraestructura o capital, aunque se necesita germoplasma moderno, que debería considerarse tecnología, para los híbridos F1. Para que los híbridos sean viables se necesita una industria de semillas (por lo que se necesita cierta infraestructura de distribución), aunque fueron los propios híbridos los que hicieron viable la moderna industria de semillas. No verá a un pequeño agricultor produciendo su propia semilla híbrida. Los híbridos de doble cruz son posibles con germoplasma viejo y obsoleto.

Más detalles:
El desarrollo de la cría de híbridos es la misma historia que el desarrollo de la industria moderna de semillas y maíz en los Estados Unidos en el último siglo.

Afortunadamente, esta es una historia bien documentada. Aquí hay algunas fuentes:
Los fabricantes de maíz híbrido
La historia del híbrido de maíz
El comienzo del maíz híbrido

Los híbridos se usan por varias razones principales:
1. Muestran heterosis o vigor híbrido (en su mayor parte, términos sinónimos)
2. este vigor híbrido se puede expresar de manera uniforme con la propagación de semillas
3. Hace la combinación de rasgos más fácil
4. proporciona una forma natural de protección de la propiedad intelectual

El vigor híbrido era conocido desde hacía mucho tiempo, y las mulas quizás ofrecían el ejemplo y la aplicación más largos conocidos. Sin embargo, el desarrollo de la cría de plantas híbridas realmente comenzó con GH Shull y EM East en la década de 1900. Ambos hombres realizaron experimentos de endogamia de maíz, pero fue Shull quien notó por primera vez el extremo vigor híbrido que surge después de cruzar dos purasangres, no solo recuperándose de toda depresión endogámica, sino que a menudo excede los rendimientos de cualquier línea derivada. Esto fue publicado en 1908, obteniendo bastante atención.

Sin embargo, los híbridos que produjeron semilla F1 tuvieron pobres rendimientos, por lo que la producción de semilla F1 no fue económica. EM East en realidad sintió que los híbridos F1, aunque eran un fenómeno interesante, no tenían mucho valor práctico.

Alrededor de esta época, y de manera algo independiente, el primer maíz “híbrido” fue comercializado por Funk Farms en 1916. Sin embargo, esto implicó el cruce entre tres “familias” de maíz y no endogámicas.

El gran avance vino en 1916 de DF Jones, un estudiante de EM East, que desarrolló el híbrido de doble cruz. En lugar de depender de la semilla F1, involucró el cruce de dos F1’s, produciendo suficiente semilla, sacrificando un poco la uniformidad y el vigor híbrido, y requiriendo dos pasos.

Mejora del maíz dulce

La doble cruz hizo que el vigor híbrido y la heterosis fueran útiles, y fue rápidamente adoptado por los criadores. No pasó mucho tiempo después (1924) de que se comercializaran los primeros híbridos de doble cruz, primero por Henry A. Wallace (quien también fundó Pioneer Hi-Bred, practicó como estadístico, se desempeñó como Secretario de Agricultura y Vicepresidente).

A medida que los mejoradores continuaron mejorando sus líneas, eventualmente cambiaron a cruces simples, ya que las líneas endogámicas pronto produjeron lo suficiente como para ser prácticos para la producción. Los cruces triples también fueron utilizados por algunos criadores (F1 x consanguíneo), pero en muchos casos, los criadores podían saltar directamente a cruces F1 individuales.

El impacto de la reproducción híbrida es difícil de exagerar. Aquí hay un gráfico popular que muestra el impacto de la mejora híbrida (datos de USDA). Es digno de mención que los rendimientos nunca mejoraron realmente antes del desarrollo de la cría híbrida. Las mejoras en la década de 1920 y posteriores no pueden atribuirse totalmente a la tecnología híbrida: los fertilizantes sintéticos estuvieron disponibles en este momento, y lo más importante, este período representó la introducción de la ciencia y la genética modernas en la cría, tecnología híbrida o de otro tipo (por ejemplo, aplicación de buen diseño experimental y estadísticas). Sin embargo, era realmente una tecnología híbrida que permitía que los cultivos de semillas de reproducción fueran rentables (a través de semillas superiores y protección intrínseca de propiedad intelectual), lo que abrió el camino para la industria moderna de semillas.

Finalmente, una cosa que quiero volver a enfatizar y que estaba implícita en la pregunta original: la agricultura raramente pasa por revoluciones del tipo que asociamos con la industria electrónica. Los híbridos F1 no habrían sido posibles sin desarrollar primero híbridos de doble cruce. Se necesitaron híbridos cruzados dobles para avanzar los rendimientos endogámicos, lo que más tarde hizo posibles los híbridos F1. El desarrollo de una nueva tecnología en agricultura también rara vez significa su adopción inmediata. Incluso sin tener en cuenta la naturaleza escéptica y conservadora de muchos agricultores hacia la tecnología (se trata más de riesgo que de ideología), estos híbridos se construyeron primero sobre germoplasma de siglos de cría de los nativos americanos y décadas de cría de criadores de granjeros estadounidenses. El desarrollo de la industria híbrida de maíz implicó fuertes inversiones tanto del sector público como del privado, en particular de las universidades Land Grant, sus estaciones agrícolas y compañías privadas de semillas. Incluso con todo eso, necesitas un poco de suerte. Realmente no fue hasta la década de 1930 cuando los híbridos F1 realmente despegaron, desencadenado por el éxito de Golden Cross Bantam, un maíz dulce híbrido desarrollado para resistir el marchitamiento del maíz de Stewart, que se había convertido en una epidemia en ese momento.