Aprovechamiento de las defensas inmunitarias de las plantas para mejorar el rendimiento de los cultivos
La pérdida de cultivos a causa de plagas y enfermedades es un gran desafío para la agricultura en todo el mundo, que recientemente se ha estimado causa hasta un 40 % de pérdida de potencial de rendimiento. Los intentos de controlar los patógenos con rociadores químicos pueden tener efectos perjudiciales para el ecosistema y los patógenos frecuentemente desarrollan resistencia. Las plantas pueden protegerse en muchos casos activando una primera capa de inmunidad llamada inmunidad activada por patógenos (PTI, por sus siglas en inglés) al detectar microbios. Este modo de «alerta máxima» las hace más resistentes a las infecciones, en parte mediante el cambio de la expresión de miles de genes. transcriPTIon estudió esta respuesta en la planta modelo «Arabidopsis thaliana» utilizando una amplia variedad de moléculas derivadas de microbios. El proyecto financiado con fondos europeos descubrió que los patrones tempranos de expresión génica eran notablemente similares cuando se respondía a diferentes patógenos, incluso muchos de ellos se conservaban para las respuestas de las plantas a tensiones muy diferentes. Secuenciación de ARN usando una diversidad de patógenos sin precedentes Las plantas detectan patógenos a través de receptores ligados a membranas en la superficie de las células, que reconocen firmas microbianas, los llamados elicitores, y responden activando la PTI a través de una reprogramación transcripcional masiva de los genes que se expresan o no se expresan. «Sabemos mucho acerca de cómo las plantas detectan microbios, pero no tanto acerca de cómo se protegen a sí mismas. Antes del proyecto, no sabíamos realmente lo personalizada que sería la respuesta o lo rápido que tendría efecto», explica la doctora Marta Bjornson, beneficiaria de las acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA, por sus siglas en inglés). transcriPTIon estudió los componentes de señalización definidos en la planta modelo «Arabidopsis thaliana». «La investigación dentro de un sistema controlado hace que sea más fácil llegar a los principios reguladores básicos, posiblemente conservados entre todas las interacciones planta-microbio», señala la doctora Bjornson. Para investigar la lógica transcripcional de la inmunidad de las plantas, transcriPTIon tomó un conjunto de siete elicitores diferentes y trató las plantas con cada uno de ellos. A continuación, se tomó una muestra de ARN de la planta en seis puntos, de cinco minutos a tres horas después. Esto reveló patrones en la expresión génica para todos los elicitores y todos los puntos de tiempo y factores de transcripción que podrían regular estos patrones. transcriPTIon descubrió que todos los elicitores indujeron un conjunto básico de genes, especialmente en los primeros minutos posteriores a la detección del elicitor, y estos genes también fueron inducidos en la respuesta temprana de la planta a muchas tensiones abióticas, como la sal, las temperaturas extremas y la luz fuerte, lo que sugiere que la respuesta inicial no es específicamente una respuesta inmunológica, sino más bien una respuesta general al estrés. Las respuestas posteriores se volvieron más específicas: un elicitor indujo muchos genes de manera única. Sin embargo, incluso en momentos posteriores, todos los elicitores indujeron un pequeño conjunto básico de genes y no hubo estrés abiótico, lo que sugiere una respuesta especializada de la PTI. Seguridad alimentaria y agricultura sostenible transcriPTIon ha definido el alcance y el momento de las respuestas comunes a la PTI y al estrés abiótico. Las aplicaciones basadas en los resultados de transcriPTIon podrían mejorar la inmunidad innata de las plantas de cultivo y aumentar la estabilidad del rendimiento, así como disminuir la dependencia de los plaguicidas. «Queda mucho por hacer para que pueda comercializarse el producto. Todavía estamos examinando genes candidatos que afectan la resistencia a un patógeno modelo en una planta modelo; cualquier cosa que encontremos tendría que ser probada en plantas de cultivo, distintos patógenos y condiciones de campo», declara la doctora Bjornson. Actualmente, Bjornson está probando los factores de transcripción implicados por transcriPTIon y ya ha descubierto que al menos es necesario un regulador de la respuesta general al estrés para la PTI. También está investigando una serie de genes que parecen estar regulados específicamente en respuesta a los patógenos, pero no a otros factores de estrés.
Palabras clave
transcriPTIon, enfermedad, planta, infección, sistema inmunológico, microbiano, patógeno, cultivos, seguridad alimentaria, gestión de plagas, resistencia
