Investigadores del IBR y del INTECH descubren y desarrollan un mecanismo de protección vegetal frente al ataque de patógenos con alto impacto en la agricultura

Investigadores del IBR y del INTECH descubren y desarrollan un mecanismo de protección vegetal frente al ataque de patógenos con alto impacto en la agricultura De izq.a derecha, Fabiana Bisaro, Adriana Krapp y Néstor Carrillo.

Las plantas se encuentran expuestas, literalmente, a miles de potenciales plagas. Sin embargo, la infección es un fenómeno estadísticamente raro. Esto se debe a la capacidad que desarrollaron los tejidos vegetales de oponer eficientes barreras físicas y bioquímicas a la propagación de microorganismos.

Los patógenos, a su vez, despliegan diferentes estrategias de invasión. Los organismos biotrofos requieren tejido vegetal vivo para multiplicarse, estableciendo una relación parasitaria con la planta. Una fracción importante de ellos termina por matar al hospedador y pasar a una fase necrotrofa en la que se propagan nutriéndose de tejido muerto. Se los denomina hemi-biotrofos. Un tercer grupo está formado por necrotrofos estrictos que inician su invasión matando al hospedador y no pueden multiplicarse en tejido vivo.

Una de las respuestas vegetales más generalizadas frente al ataque de un patógeno es la muerte celular localizada en el sitio de la infección. Este suicidio local opone una barrera de células muertas que limita eficazmente la propagación de organismos biotrofos y hemi-biotrofos. A los necrotrofos estrictos, en cambio, solo les facilita la vida, y de hecho, muchos necrotrofos inducen esta respuesta en el hospedador y la aprovechan en su propio beneficio, lo que vuelve a las plantas particularmente vulnerables a este tipo de patógenos y dificulta el desarrollo de cultivos tolerantes.

En el curso de investigaciones sobre los mecanismos bioquímicos que determinan la muerte celular, el equipo de Néstor Carrillo, Profesor Titular de Biología Molecular de la Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas (FCByF) de la UNR e investigador del IBR-CONICET/UNR identificó una conexión molecular con procesos de óxido-reducción del cloroplasto que pueden ser manipulados para exacerbar, mitigar o incluso eliminar la muerte celular.

El impacto de tal manipulación sobre la tolerancia vegetal a necrotrofos es una excitante posibilidad que se deduce directamente de estos resultados. El grupo de Fernando Pieckenstain del INTECH-CONICET/UNSAM, referente internacional en virulencia y de resistencia a necrotrofos, y el grupo del IBR combinaron sus capacidades y conocimientos complementarios para poner a prueba esta hipótesis.

El uso del hongo Botrytis cinerea como modelo de necrotrofo fue una elección natural. Es el agente causante de la podredumbre gris en casi 400 especies vegetales incluyendo cultivos como tomate, pimiento, frutilla, frutos de carozo y vid. Desde un punto de vista económico, los efectos sobre la viticultura son los más graves.

Incidentalmente, bajo condiciones de baja humedad se desarrolla una forma atenuada de la enfermedad llamada podredumbre noble, debido a que las pasas resultantes pueden ser fermentadas para producir vinos dulces de alta graduación alcohólica como el Sauternes en Francia y el Tokay en los Cárpatos.

En un trabajo reciente publicado en la prestigiosa revista The Plant Journal1, los docentes de la FCByF e investigadores del IBR Adriana Krapp y Néstor Carrillo, junto a los científicos del INTECH Franco Rossi, Santiago Maiale, y Fernando Pieckenstain, describen un mecanismo novedoso de inhibir la muerte celular causada por Botrytis manipulando el estado redox de cloroplastos, y de esta manera generaron resistencia aumentada al patógeno. La publicación incluye parte del trabajo de Tesina de Fabiana Bisaro, estudiante de Licenciatura en Biotecnología en la FCByF.

La contribución publicada amplía significativamente el conocimiento acerca de los mecanismos de interacción de las plantas con microorganismos de diferente estilo de vida, y abre caminos enteramente nuevos para incrementar la resistencia a patógenos recalcitrantes en plantas de interés agronómico. Como resultado, el artículo fue elegido para ilustrar la cubierta de la revista Plant Journal y dio origen a un artículo editorial redactado por la editora Sheila McMcormick2.

1F.R. Rossi, A.R. Krapp, F. Bisaro, S.J. Maiale, F.L. Pieckenstain, N. Carrillo (2017) Reactive oxygen species generated in chloroplasts contribute to tobacco leaf infection by the necrotrophic fungus Botrytis cinerea. Plant J. 92, 761–773.

2S. McCormick (2017) Chloroplast-targeted antioxidant protein protects against necrotrophic fungal attack. Plant J. 92, 759–760.

Prensa IBR