Nuevos conocimientos sobre los patógenos fúngicos de las plantas
Los agentes patógenos fúngicos representan una amenaza importante y generalizada para la producción mundial de cultivos, ya que afectan al rendimiento de muchas plantas de importancia económica. Los agentes patógenos fúngicos biotróficos colonizan el tejido vegetal vivo y secretan en la planta proteínas conocidas como efectores para secuestrar y manipular los procesos celulares. Comprender los procesos exactos por los que estos agentes patógenos fúngicos infectan las plantas es fundamental para la agricultura y la seguridad alimentaria del futuro. Sin embargo, reconstruir sintéticamente patógenos vegetales eucarióticos supone todo un reto, tanto por cuestiones tecnológicas como por falta de conocimientos. «Los patógenos eucarióticos tienen un número muy elevado de (potenciales) factores de virulencia, cuyas funciones no se comprenden», explica Gunther Doehlemann, catedrático de Biología Vegetal de la Universidad de Colonia y coordinador del proyecto conVIRgens. Sin embargo, en el proyecto conVIRgens, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, Doehlemann y su equipo trataron de reconstruir sintéticamente las estrategias de virulencia de los agentes patógenos fúngicos eucarióticos para entender mejor cómo atacan a las plantas.
Uso de la edición genética para identificar las estrategias de virulencia fúngicas
Determinados biotrofos, como las royas y el oídio, resultan difíciles de estudiar, ya que son patógenos obligados (y, por tanto, necesitan hospedadores para cumplir su ciclo vital), lo cual dificulta su cultivo. Sin embargo, algunos hongos del tizón, como el «Ustilago maydis» (causante de la enfermedad del tizón del maíz), tienen una fase de levadura, lo cual permite a los científicos recrearlos más fácilmente en el laboratorio. La estrategia original consistía en desarmar a «U. maydis» mutando los efectores del patógeno mediante la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9. «De hecho, hemos generado múltiples cepas mutantes CRISPR-Cas9 de “Ustilago”, que tienen mermada su virulencia y que se utilizan para comprender las funciones moleculares de las proteínas efectoras», explica Doehlemann. El equipo también encontró una estrategia alternativa durante el proyecto, al construir con éxito una cepa híbrida de «U. maydis», que pudieron explotar utilizando CRISPR-Cas9 para descubrir el repertorio de virulencia subyacente. Algunos de los sorprendentes resultados de esta nueva técnica estarán disponibles cuando se publique la investigación a finales de este año.
Aplicaciones prácticas para contrarrestar las pérdidas de rendimiento de los cultivos
El equipo de conVIRgens espera que sus resultados puedan beneficiar a la comunidad científica en general, incluso mediante aplicaciones prácticas de la investigación para contrarrestar las pérdidas de rendimiento de los cultivos. «La disección del repertorio de efectores de “U. maydis” reveló el conjunto de factores de virulencia necesarios para generar tumores en las plantas», señala Doehlemann. «Este era uno de los principales objetivos del proyecto y creemos que supone un gran beneficio para la comunidad científica». El proyecto estableció «U. maydis» como herramienta para caracterizar funcionalmente efectores de hongos biotróficos obligados, como los hongos de la roya y el oídio. «Nuestro método ayudó a caracterizar mejor los arsenales de virulencia de estos organismos, lo cual tiene una implicación directa en la investigación para contrarrestar las pérdidas de rendimiento de los cultivos», añade.
Futuras investigaciones sobre las funciones moleculares de los efectores patógenos
Los investigadores planean utilizar los conocimientos y métodos desarrollados en el proyecto para obtener más conocimientos funcionales sobre las funciones moleculares de los efectores patógenos. Un ejemplo destacado son los efectores activadores transcripcionales, que el equipo identificó en el transcurso del proyecto. «Investigaremos cómo funcionan estos efectores en diversos patógenos vegetales», afirma Doehlemann. El equipo también descubrió que los efectores fúngicos intervienen en la competencia de los agentes patógenos fúngicos con otros microbios, lo cual abrió una nueva línea de investigación que el equipo planea seguir.
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