Plantas que brillan para detectar virus antes de que aparezcan síntomas
El CSIC y la UPV desarrollan plantas centinela que cambian de color al infectarse y permiten detectar brotes con cámaras convencionales
Un equipo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, IBMCP, centro mixto del CSIC y la Universitat Politècnica de València, UPV, ha desarrollado un método para la vigilancia y control de plagas y enfermedades en cultivos mediante plantas bioluminiscentes.
El sistema utiliza plantas que brillan en la oscuridad y cambian de color cuando detectan la infección por un virus. Esta señal luminosa puede captarse con cámaras fotográficas convencionales antes de que aparezcan síntomas visibles de la enfermedad.
El trabajo, publicado en la revista científica Nature Communications, se basa en un mecanismo de emisión de luz inspirado en hongos. Los investigadores han desarrollado un sistema bioluminiscente en el que una planta emite un tipo de luz cuando está sana y otro cuando es infectada.
Plantas centinela con señal luminosa
El sistema emplea la bioluminiscencia de los hongos, en la que cuatro enzimas transforman un compuesto natural de la planta, el ácido cafeico, en una molécula que al oxidarse desprende una luz verde constante.
En este caso, los investigadores programaron genéticamente plantas de Nicotiana benthamiana, un pariente del tabaco utilizado como planta modelo en investigación, para que emitan una luz amarilla de forma continua. Esa luz actúa como una señal de control que indica que el sistema funciona correctamente.
Cuando la planta se infecta con determinados virus, la señal cambia de color. De este modo, las plantas centinela pueden actuar como un sistema de alerta temprana dentro del cultivo.
Diego Orzáez, investigador del CSIC en el IBMCP y uno de los autores principales del estudio, destaca:
“Hemos creado plantas que brillan en la oscuridad y que, además, cambian de color cuando se infectan por un virus”.
El sistema fue probado frente a potyvirus, el género más grande de virus que infectan plantas y que incluye algunos de los más dañinos para la agricultura.
Detección antes de los síntomas visibles
Una de las principales ventajas del método es que permite detectar la infección antes de que el cultivo muestre síntomas visibles. Según los investigadores, el cambio de color es específico del virus y puede captarse con una cámara fotográfica convencional.
El equipo también probó el sistema en un escenario de cultivo intercalado, mezclando plantas centinela con tomates infectados experimentalmente. En ese ensayo, las plantas detectaron la infección antes de que el tomate mostrara síntomas visibles.
Diego Orzáez, investigador del CSIC en el IBMCP, afirma:
“El cambio de color es específico del virus y detectable con una cámara fotográfica convencional”.
Un detector biológico integrado en el cultivo
Los métodos actuales de diagnóstico vegetal, como la PCR o el ELISA, permiten detectar el material genético del virus o sus proteínas con gran precisión, pero requieren tiempo, personal especializado e instalaciones de laboratorio.
Frente a ello, esta propuesta permite una monitorización continua y autónoma de la infección, sin necesidad de reactivos externos ni toma de muestras.
Marta Vázquez, investigadora postdoctoral en el IBMCP y autora principal del trabajo, explica:
“Nuestra planta monitoriza la infección de forma continua y autónoma, sin necesitar reactivos externos ni tomar muestras”.
La investigadora añade que el diseño con dos señales de color ayuda a reducir falsos negativos, ya que si la planta deja de brillar por completo también se interpreta como una señal de alerta.
Marta Vázquez, investigadora postdoctoral en el IBMCP, señala:
“Es como un detector de humos biológico integrado en el propio cultivo”.
Aplicaciones en invernaderos y cultivos controlados
La aplicación más directa de este sistema sería la vigilancia temprana de enfermedades virales en invernaderos y cultivos en entornos controlados. En estos casos, bastaría con intercalar unas pocas plantas centinela entre el cultivo para detectar brotes antes de que se extiendan.
A largo plazo, el mismo principio podría adaptarse a otros virus e incluso a bacterias u hongos que tengan enzimas similares. El desarrollo también puede resultar relevante en un contexto marcado por el cambio climático, en el que la llegada de nuevos patógenos invasores hace cada vez más necesaria la detección temprana en cultivos.
Fuente: CSIC
