Vacuna para vegetales
AGRICULTURA Y BIOTECNOLOGÍA.
Cuando llega la temporada de resfriados y gripe, tomamos medidas como vacunarnos contra la gripe y tomar suplementos inmunológicos para fortalecer las defensas de nuestro organismo contra los patógenos.
Los vegetales también se enfrentan a amenazas patógenas. Los patógenos que atacan a las plantas pueden tener efectos devastadores en el rendimiento de los cultivos agrícolas, con pérdidas de hasta el 40% de la producción mundial de alimentos anualmente, y tales pérdidas tienen graves consecuencias para la seguridad alimentaria. Pero, ¿y si pudiéramos potenciar el sistema inmunitario de las plantas como lo hacemos con el nuestro, y volverlas más capaces de resistir o combatir las amenazas biológicas? Unos científicos han conseguido crear una vacuna de esta clase.
A la izquierda, planta sin vacunar. A la derecha, planta vacunada con ascarósido 18. Foto: Boyce Thompson Institute.
El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Murli Manohar, Dan Klessig y Frank Schroeder, del Instituto Boyce Thompson en Ithaca, Nueva York, Estados Unidos, así como Uwe Conrath de la Universidad de Aquisgrán en Alemania.
Explorando formas de crear una nueva vacuna orientada específicamente a vegetales, Manohar y sus colegas descubrieron que un compuesto natural previamente desconocido puede proporcionar protección duradera contra una amplia gama de patógenos vegetales.
Esta fase de la investigación se centró en una clase de feromonas de nematodos llamadas ascarósidos.
El laboratorio de Schroeder demostró previamente que los nematodos, que son omnipresentes en los suelos e incluyen muchos parásitos de plantas y animales, producen estos glucolípidos simples llamados ascarósidos. Debido a que los ascarósidos están asociados de forma tan consistente y específica con los nematodos, los autores del estudio se preguntaron si otros organismos podrían percibirlos como una “firma molecular” de la amenaza de los nematodos. En particular, los investigadores tenían curiosidad por saber si los ascarósidos podían influir en la inmunidad de las plantas. Y han demostrado que, efectivamente, los sistemas inmunitarios de las plantas reaccionan a los ascarósidos, aunque inicialmente no estaba claro cuál era esa reacción.
En estudios previos del equipo sobre las interacciones entre nematodos y vegetales, un ascarósido en particular destacó por su capacidad para activar características distintivas de las respuestas de defensa de las plantas (ascarósido 18). El reconocimiento del ascarósido 18 por las plantas estudiadas hizo que estas entrasen en un estado de vigilancia inmunológica ligeramente elevado e incrementó su resistencia no solo a los nematodos sino también a patógenos bacterianos, virales y fúngicos.
La reacción provocada en los vegetales estudiados no es una simple respuesta inmunológica preventiva. Tal como explica Klessig: “Cuando una planta activa una respuesta inmunológica completa, esto conlleva un costo biológico: desvía su energía del crecimiento y el desarrollo para concentrarla en combatir al patógeno. Con el tratamiento mediante ascarósido 18, no observamos esto. El ascarósido 18 no induce una respuesta inmunológica completa, sino que indica a las plantas que se preparen para responder a los patógenos de forma más rápida y eficaz. Les proporciona memoria inmunológica sin el costo biológico de las respuestas inmunológicas completas”.
Este concepto es comparable a cómo las vacunas preparan nuestro sistema inmunitario para respuestas rápidas a patógenos específicos. “Sabíamos, por investigaciones iniciales, que la exposición al ascarósido 18 aumenta la resistencia a los patógenos, pero desconocíamos el mecanismo molecular”, explica Conrath. “Ahora vemos que el ascarósido 18 prepara la planta mediante cambios a nivel de la cromatina. Estos cambios establecen un estado de memoria inmunitaria duradero al aumentar la accesibilidad de los genes de defensa a la maquinaria transcripcional, lo que permite que se activen más rápidamente cuando se produce una infección”.
Esta vacuna mediante ascarósido 18 es eficaz en una amplia gama de cultivos agrícolas importantes. El equipo comprobó que la aplicación en las hojas redujo mucho la gravedad de las enfermedades fúngicas y mejoró el rendimiento en maíz y soja. Sorprendentemente, la mera acción de remojar las semillas en una solución de ascarósido 18 fue suficiente para preparar las plantas para una mayor defensa inmunitaria en etapas posteriores de su desarrollo. A diferencia de los tratamientos que deben aplicarse a las plantas poco antes o durante el ataque de patógenos, este enfoque de tratamiento de semillas podría proporcionar beneficios inmunitarios duraderos desde el inicio de la temporada de cultivo.
El estudio se titula “The conserved nematode pheromone ascr#18 primes plant immunity”. Y se ha publicado en la revista académica Communications Biology.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings