El hongo parásito que causa el marchitamiento y la muerte de las plantas causa estragos en diferentes cultivos
Existen más de ciento veinte variedades de «Fusarium oxysporum» (Fo), cada una adaptada a un cultivo específico, que causan enormes pérdidas económicas en todo el mundo. «Una cepa surgida recientemente, la “raza tropical 4”, amenaza actualmente con erradicar la producción mundial de plátanos», subraya Antonio Di Pietro, coordinador del proyecto y catedrático de Genética en la Universidad de Córdoba.
Las moléculas del parásito «hablan» con la planta hospedadora
El grupo de investigación estudió la interacción de Fo en cuatro especies de plantas diferentes: el tomate, el plátano, la planta modelo «Arabidopsis thaliana» y la planta terrestre ancestral «Marchantia polymorpha». «Esto nos permite identificar los mecanismos conservados que subyacen a las etapas de infección biotrófica, o de células vivas, de la enfermedad de marchitamiento por Fo durante la interacción con un amplio rango de hospedadores», subraya Di Pietro. Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie. Hace algún tiempo el equipo de investigación descubrió un mecanismo de detección de quimiotrópico por el cual este hongo localiza las plantas en el suelo y crece hacia los factores quimiotácticos liberados por las raíces. Después, el invasor crece silenciosamente en la raíz y coloniza el tejido vascular, lo que a menudo provoca la muerte de la planta. Un segundo tipo de interferencia se produce cuando el hongo crece entre las células de la corteza de la raíz, el apoplasto. Di Pietro explica lo siguiente: «Mediante el uso de la proteómica de descubrimiento, estamos buscando moléculas de señalización fundamentales de ambas partes que probablemente den forma al diálogo molecular biológico».
La evasión del sistema inmunitario de la planta es la clave para una infección de éxito
FOUNDATION ha proporcionado atisbos sin precedentes de las primeras etapas de la infección y el diálogo molecular con las múltiples plantas hospedadoras. Por ejemplo, el grupo de investigación ha identificado las moléculas de patogenicidad (efectoras) que median la compatibilidad entre el hongo y la planta. La liberación de estos efectores ayuda al patógeno a volverse más virulento, por lo que los científicos recurrieron «M. polymorpha», un sistema de infección modelo recientemente desarrollado. Amey Redkar, beneficiaria de una beca Marie Skłodowska-Curie explica: «Nuestro objetivo es determinar la función de las proteínas de virulencia identificadas en esta planta terrestre ancestral, temprana y no vascular para comprender cómo han evolucionado las proteínas efectoras de patógenos».
Aplicaciones para la resistencia a los patógenos en otros cultivos
Las pruebas obtenidas en el marco de FOUNDATION sugieren que la resistencia monogénica contra Fo depende del reconocimiento molecular de las moléculas del hongo por parte de los receptores específicos de la planta hospedadora. Esto inicia la posterior respuesta inmunitaria de la planta. Sin embargo, los patógenos pueden cambiar sus moléculas o dirigirse al sistema de defensa de la planta con proteínas efectoras específicas que suprimen la respuesta inmunitaria. El conocimiento detallado de la carrera de armamento entre Fo y sus hospedadores revelará nuevas estrategias de resistencia. La investigación de FOUNDATION ha generado nuevos conjuntos de datos a gran escala, un recurso valioso para la comunidad científica. Di Pietro continúa: «Además, ahora podemos extraer el proteoma de la raíz apoplástica durante la infección por Fo». Hasta el momento, rara vez se ha logrado un enfoque de análisis de proteínas basado en la actividad (ABPP) en las interacciones entre raíz-hongo, y se puede utilizar para encontrar partes de las cascadas moleculares que faltan para el desarrollo de la resistencia sostenible.
Una restricción metodológica impulsó un enfoque multimodelo
La obtención de suficiente biomasa fúngica para ahondar en estas señales fúngicas biotróficas ha sido un desafío. Por lo tanto, el sistema hospedador multimodelo de FOUNDATION ha sido fundamental. Por ejemplo, el «Fusarium» del tomate es un sistema bien caracterizado que proporciona abundante biomasa radicular para los análisis bioquímicos. «También realizamos ABPP en el patosistema «Fusarium del banano», otro logro poco común», señala Redkar. Al mismo tiempo, esto brindó oportunidades para validar de forma cruzada los resultados de diferentes plantas de cultivo. La aplicación de fungicidas en el suelo está ahora prohibida en la mayoría de los entornos agrícolas, por lo que la mejora de la resistencia de las plantas es la forma más eficaz de controlar estas enfermedades devastadoras difíciles de tratar. Di Pietro recapitula: «FOUNDATION ha proporcionado datos esenciales sobre la biología molecular del marchitamiento vascular y ha abierto nuevas vías para la mejora genética de la resistencia a enfermedades de los cultivos».
Palabras clave
FOUNDATION, planta, hongo, resistencia, marchitamiento, biotrófico, «Fusarium oxysporum», respuesta inmunitaria, sistema inmunitario, mejora genética de la resistencia a enfermedades
