En el camino para obtener nuevos productos fitosanitarios de origen biológico que protejan a las plantas

En el camino para obtener nuevos productos fitosanitarios de origen biológico que protejan a las plantas
La imagen es de Potato PRO: Una planta de papa -variedad ‘Doré’- afectada por el tizón de la papa, Phytophthora infestans

Un equipo de investigadores internacionales encabezado por científicos de la Universidad de Tübingen ha descifrado el funcionamiento de una toxina citolítica, que es producida por algunas de las enfermedades de cultivos más devastadoras del mundo.

Citolisina (Cytolysin) es fabricada por patógenos como bacterias y hongos y puede eliminar cosechas enteras si no se usa protección química.

El estudio, realizado por investigadores de Tübingen y sus instituciones asociadas en Berkeley, Burdeos, Ljubljana, Liége y Wako en Japón, así como Göttingen en Alemania, puede llevar a formas de proteger mejor los cultivos de dichos patógenos en el futuro. El estudio ha sido publicado en la última edición de Science.

La Gran Hambruna de Irlanda se cobró alrededor de un millón de vidas y obligó a emigrar a más de un millón de personas. Comenzó en 1845 con el fracaso de los cultivos de patata en ese y los años siguientes debido a la enfermedad de la patata causada por el hongo oomiceto Phytophthora infestans. Mata rápidamente a la planta infectada y arruina los tubérculos de patata.

Isabell Albert del Centro de Biología Molecular de Plantas de Tübingen explica que “Este organismo patógeno produce citolisina, una verdadera toxina asesina. El objetivo del organismo es matar las células de la planta para que pueda alimentarse del tejido muerto”.

Con este fin, la citolisina perfora la membrana celular de la planta, dañándola sin posibilidad de reparación. Las células afectadas mueren.

Phytophthora infestans no es el único patógeno que usa esta táctica, explica Albert. Lo mismo ocurre con Pectobacterium carotovorum, que ataca principalmente las raíces; también es el modo de ataque preferido por el hongo Botrytis, que arruina los cultivos de frutas y verduras.

Lo que hasta ahora no se entendía era por qué estas Cytolysins dañan severamente algunas especies de plantas sin afectar a otras.

Isabell Albert continúa explicando “Por ejemplo, las células de todo tipo de cereales siguen sin ser destruidas por la toxina. Los patógenos como el tizón de la papa no dañan los cereales”.

Los investigadores ahora han demostrado que la sensibilidad a la citolisina depende de un receptor en la célula de la planta que es significativamente diferente entre tipos de plantas. En ambos casos se trata de una cadena de moléculas de residuos de azúcar y grasas, pero en las plantas como las patatas y los tomates, la cadena es corta, mientras que los cereales tienen una cadena de moléculas mucho más larga.

“Este receptor más largo aparentemente significa que la Citolisina puede conectarse con el receptor en el trigo o la cebada, pero no puede alcanzar la membrana celular, y por lo tanto no puede tener su efecto mortal”.

Un azúcar extra protege
Más específicamente, los investigadores identificaron los receptores para citoplasina y otras toxinas NLP (necrosis and ethylene-inducing peptide 1–like protein, sustancias compuestas por un péptido, semejantes a proteínas, que inducen necrosis y etileno) como esfingolípidos GIPC (glicosilinositol fosforilceramida).

Si el esfingolípido lleva solo dos hexosas, como es el caso de las dicotiledóneas (plantas de hoja ancha), la toxina se une y causa lisis celular. Pero en las monocotiledóneas (como los cereales) con esfingolípidos que tienen tres hexosas, la toxina no es efectiva.

Como explicó el profesor Thorsten Nürnberger, quien dirigió el estudio, las características de los diferentes receptores de toxinas ofrecen una aplicación potencialmente significativa: “Las plantas que son sensibles a la citolisina debido a su receptor incluyen muchas malezas”.

Esto abre la posibilidad de desarrollar un herbicida natural sobre la base de una toxina microbiana que actuaría de forma muy selectiva y, por lo tanto, de una manera mucho más respetuosa con el medio ambiente que los herbicidas comunes de la actualidad, como el glifosato.

Otra perspectiva que surgió del estudio, dijo Nürnberger, fue el desarrollo de nuevos tipos de productos químicos biológicos protectores de plantas. Él dice que es concebible que se puedan usar moléculas de azúcar especiales para bloquear la toxina citolisina, evitando que se acople a las células vegetales vulnerables. Eso podría permitir una protección efectiva contra el ataque de una variedad de enfermedades mortales de las plantas, dice Nürnberger.

Fuentes
Potato Pro: New insights in attack mechanism Potato Blight open the door to biological protection
Trabajo reseñado: Eudicot plant-specific sphingolipids determine host selectivity of microbial NLP cytolysins

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