Cómo puede el trigo desarrollar inmunidad frente a bacterias patógenas
En los cultivos europeos, las enfermedades bacterianas afectan principalmente a los árboles frutales y las verduras, lo cual provoca una reducción del rendimiento y del período de conservación de los productos. De todas ellas, la más grave podría ser «Xylella fastidiosa», capaz de destruir olivares enteros. Se suele luchar contra estas enfermedades bacterianas mediante la pulverización de diversas soluciones en los cultivos, como sales de zinc y cobre, que suelen resultar ineficaces y representan un problema para el medio ambiente. A veces, se intenta desarrollar resistencia a las enfermedades, pero no es duradera, ya que las cepas bacterianas suelen superarla. La mayoría de bacterias patógenas utilizan el llamado sistema de secreción de tipo III (SST3), por el cual inyectan proteínas en las células vegetales mediante unas sondas en forma de aguja para hacer que sean más vulnerables frente a las bacterias. Para ayudar a comprender este proceso, el proyecto T-REX, respaldado por la Unión Europea, estudió la interacción entre cultivares de trigo y el SST3. Dado que es fundamental para lograr la infección bacteriana, su reconocimiento por parte del trigo podría otorgarle una inmunidad duradera. T-REX utilizó el SST3 de «Pseudomonas syringae», una bacteria que provoca enfermedades en las hojas y otros órganos, para inyectar proteínas de otros agentes patógenos en el trigo. El equipo descubrió que ciertos cultivares de trigo pueden reconocer el SST3. «Cuando comparamos el crecimiento de “P. syringae” en el trigo que reconoce el SST3 y el trigo que no lo reconoce, descubrimos indicios de que este reconocimiento retrasó un día el crecimiento bacteriano», explica Hans Thordal-Christensen, coordinador del proyecto, de la Universidad de Copenhague, entidad anfitriona del proyecto. «Todo esto fue muy emocionante, porque el reconocimiento del SST3 solo había sido observado anteriormente en animales». Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie.
Investigar la asociación genética
El equipo de T-REX inyectó una bacteria edáfica no patógena, que expresaba el SST3 de forma artificial, en las hojas de cultivares de trigo y observó los resultados. Descubrieron que, en ciertos cultivares, el tejido foliar muere en veinticuatro horas, lo que indica inmunidad, mientras que, en otros, no se observa ningún cambio. Esto sugiere que ciertos cultivares pueden reconocer el SST3. El equipo analizó 440 cultivares de la colección WAGTAIL para identificar, con la misma metodología, el gen responsable del reconocimiento del SST3. De este modo, descubrieron que un tercio es capaz de reconocer este sistema. El equipo, tras haber analizado ya unas veinte mil diferencias genéticas de estos cultivares, fue capaz de localizar el gen responsable del reconocimiento del SST3 en los cromosomas. «Hemos descubierto que esta capacidad parece mediada por un solo gen asignado a un segmento cromosómico de unos diez genes. Todavía no sabemos en qué gen específico se encuentra», señala Thordal-Christensen. El equipo también quería localizar qué parte del SST3 reconoce el trigo. Dado que el SST3 se compone de veintiocho proteínas bacterianas diferentes, una forma de encontrar la proteína reveladora es producir e inyectar las proteínas una por una. «Hemos generado y purificado la mayoría de las veintiocho proteínas del SST3 de “Escherichia coli” y las hemos analizado para saber si provocan la muerte del tejido foliar. Lamentablemente, todavía no hemos descubierto la proteína clave, así que seguiremos buscando», añade.
Ampliación del alcance
Al mejorar los conocimientos sobre botánica en general y sobre la inmunidad de las plantas de forma más específica, T-REX ayuda a allanar el camino hacia una agricultura más respetuosa con el medio ambiente y que utilice los recursos de forma más eficaz. «Podemos aconsejar a los productores de trigo que usen el segmento cromosómico de diez genes en los cultivares para mejorar la resistencia a las bacterias “Pseudomonas” y ofrecer marcadores genéticos para confirmar que están empleando el segmento correcto —explica Thordal-Christensen—. Una vez que identifiquemos el gen responsable específico, esperamos poder mejorar también la resistencia a las bacterias en otras especies vegetales». Otra línea de investigación consiste en comprender cómo los efectores patógenos manipulan el sistema inmunitario de la planta. El equipo está usando el SST3 bacteriano para introducir proteínas efectoras en células vegetales y, posteriormente, realizar experimentos para insensibilizar las dianas efectoras vegetales con el objetivo de impulsar su inmunidad.
Palabras clave
T-REX, inmunidad, patógeno, bacteria, «Pseudomonas syringae», cultivar, trigo, gen, cromosoma, enfermedad, sistema de secreción de tipo III, SST3
