En un futuro estos descubrimientos permitirán diseñar nuevas estrategias para el control de la enfermedad

En el Laboratorio de Interacciones Plantas-Microorganismos del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, Conicet-UNR) se obtuvieron nuevos avances en el estudio de los mecanismos de las interacciones planta-patógeno.

Este grupo posee una vasta trayectoria en el estudio de la enfermedad conocida como cancrosis de los cítricos, causada por la bacteria Xanthomonas citri subsp. Citri, que actualmente es uno de los principales problemas fitosanitarios con los que se encuentran los citricultores argentinos.

Hasta el momento, no existen plantas resistentes a esta enfermedad. Por ello todos los cítricos, entre ellos limones, naranjas, mandarinas, quinotos y pomelos, son afectados por esta patología.

En un trabajo reciente, publicado en Journal of Experimental Botany, con la colaboración de investigadores de los Institutos Max Planck de Alemania y KAUST de Arabia Saudita, este equipo de trabajo desveló un nuevo mecanismo que utiliza Xanthomonas para sobrevivir sobre la superficie de la hoja.

“La infección comienza cuando la bacteria ingresa en las plantas a través de los estomas, que son pequeños poros presentes en la superficie de las hojas que permiten el intercambio de gases con el medio ambiente, o también a través de heridas de la planta�, describe Natalia Gottig, investigadora adjunta del Conicet, y líder del proyecto.

Una vez que la bacteria ingresa al tejido vegetal, se multiplica en el espacio intercelular del tejido y finalmente produce la lesión eruptiva característica de color marrón, que se denomina “cancro�.

La bacteria queda por encima de la hoja en esa protuberancia y cuando llueve o hay viento fuerte, emerge y se traslada, continuando la infección y contagiando toda la planta o inclusive a otras plantas cítricas.

Cuando la infección es muy severa se puede producir una defoliación masiva, lo cual debilita la planta y disminuye su capacidad de producir frutos. No afecta el sabor, pero como se rompe el tejido de la cáscara se favorece la colonización por otros patógenos y que el fruto se pudra más rápido.

La fruta infectada se puede comercializar en el mercado interno, pero presenta restricciones para ser comercializada en el mercado externo, limitando las exportaciones.

El grupo realiza estudios con el propósito de conocer no sólo un poco más los mecanismos que usa la bacteria para infectar la planta, sino además cómo puede defenderse del patógeno.

La investigadora destacó que uno de los ejes de estudio más importantes en los que el grupo se focalizó es la adherencia de la bacteria a la planta, etapa fundamental para el desarrollo futuro de la enfermedad y en la capacidad de asociarse con otras células de la misma bacteria y formar una comunidad denominada biofilm.

“Este crecimiento en forma de biofilm le permite a la bacteria sobrevivir mejor a las condiciones adversas ambientales y mantenerse por más tiempo sobre la superficie vegetal, lo cual aumenta su capacidad infectiva y prolonga la infección�, destaca Gottig.

El equipo del IBR demostró que este patógeno produce un azúcar, llamado trealosa, que es una sustancia osmoprotectora e importante para el desarrollo de la cancrosis de los cítricos, ya que permite que las bacterias sobrevivan a las situaciones de estrés ambiental a las que se exponen en la superficie vegetal.

Además, a través de estudios metabólicos y de proteómica, se demostró que la trealosa producida por la bacteria modifica la fisiología del tejido vegetal, de manera tal de favorecer el crecimiento del patógeno y de esta manera asegurar el desarrollo de la enfermedad.

Sin embargo, este azúcar es un arma de doble filo ya que las plantas cítricas evolucionaron y son capaces de detectar esta molécula y gatillar respuestas de defensa con el objetivo de contrarrestar el ataque del patógeno y así limitar el establecimiento de la enfermedad.

En este trabajo por primera vez se ha caracterizado el rol dual de la trealosa en la interacción planta-patógeno. “El descubrimiento de que esta molécula es capaz de despertar las respuestas de defensa de las plantas cítricas, permite pensar en nuevas estrategias que utilicen este azúcar para el control de la cancrosis y otras enfermedades de los cítricos�, concluye la investigadora.

Fuente: CONICET

http://www.dicyt.com/noticias/descubren-nuevas-moleculas-implicadas-en-el-desarrollo-de-la-cancrosis-de-los-citricos

La cancrosis de los cítricos produce pérdidas económicas y dificulta la entrada de los productos en los mercados internacionales. El desarrollo de una planta transgénica que posee un gen antimicrobiano resulta prometedor como estrategia en la lucha contra esta enfermedad. Se publicó en Journal of Biotecnology.

Nicolás Furman, primer autor del trabajo publicado en el Journal of Biotechnology. Foto: Diana Martinez Llaser

Una enfermedad bacteriana que afecta los cultivos de naranjas y limones (la cancrosis de los cítricos) produce un fuerte impacto en la economía, especialmente en el noreste y noroeste de la Argentina, donde se concentra el 98% de la producción nacional de esos frutos. La enfermedad, causada por la bacteria Xanthomonas axonopodis, también genera problemas en las exportaciones; de hecho, Europa y Estados Unidos imponen barreras fitosanitarias a los países afectados.
El método empleado actualmente para controlar la enfermedad (bactericidas a base de cobre) está generando resistencia en las bacterias, por lo que se buscan nuevos caminos para afrontar el problema. En tal sentido, un equipo de investigadores del laboratorio de Agrobiotecnología, de Exactas-UBA, que dirige Alejandro Mentaberry, desarrollaron una planta de naranjas transgénica que es resistente a la bacteria Xanthomonas. Por ingeniería genética, los investigadores insertaron en la planta un gen que tiene las instrucciones para fabricar un péptido (proteína pequeña) de acción antimicrobiana.
“A los cítricos les agregamos el gen de la dermaseptina, un gen antimicrobiano que fue aislado de las glándulas dorsales de los batracios. Este compuesto es un péptido muy pequeño, que tiene la ventaja de ser inespecífico, pues actúa sobre los componentes estructurales de la membrana celular de bacterias y hongos, y es difícil que genere resistencia�, señala Nicolás Furman, primer autor del trabajo publicado en el Journal of Biotechnology, que también firma Ken Kobayashi, del mismo laboratorio.
El trabajo, que se inició en 2007, se realizó en colaboración con María Laura García, del Instituto de Bioquímica y Biología Molecular (IBBM) de la Universidad de La Plata. Lo cierto es que los desarrollos tecnológicos no se logran de un día para el otro, sino que llevan tiempo. “Recién en el último experimento, uno confirma que el proyecto funcionó, hasta ese momento, uno sólo tiene especulaciones�, comenta Furman, con la alegría del logro alcanzado.
Y relata: “Queríamos probar si la dermaseptina inhibía el crecimiento de Xanthomonas; primero lo comprobamos in vitro, y el desafío fue la infección de las plantas transgénicas y la demostración de que esta estrategia es válida para lograr resistencia a la cancrosis�.
Menos síntomas
Lo que se pudo determinar es que los síntomas de la enfermedad disminuyeron en un 50% en comparación con las plantas que no fueron transformadas con el gen de la dermaseptina. Si bien el porcentaje no parece alto, la planta debió hacer frente a una invasión poderosa de bacterias. “El inóculo que colocamos es cercano a las 100 mil bacterias por mililitro, una cantidad muy superior a lo ocurre en la naturaleza. Por ello suponemos que en una condición natural, el sistema va a ser más efectivo�, asegura Furman.
Los investigadores pulverizaron con bacterias las hojas de las plantas, y observaron un retraso en la aparición de los síntomas. A los diez días, en las plantas control ya se habían desarrollado las primeras manifestaciones de la enfermedad, mientras que las transgénicas se mantenían sanas.
El síntoma es la aparición de cancros, úlceras o pequeños cráteres que aparecen en las hojas de las plantas y se ven como manchas marrones rodeadas de un borde verde oscuro. Lo interesante fue que las plantas modificadas presentaron una menor cantidad de cancros por hoja, y éstos eran más pequeños que en las plantas control.
Puerta de entrada
Cuando los tejidos son jóvenes, la bacteria puede entrar por la presión del viento a través de los estomas (poros) de las hojas. En las plantas más añosas, los tejidos son más duros, pero el viento hace que se produzcan heridas en las hojas por el contacto con las propias espinas de los tallos. Estas heridas facilitan el ingreso de la bacteria Xanthomonas, que termina produciendo la inflamación de los tejidos y los indeseados cancros.
Las plantas afectadas por la cancrosis ven disminuida la tasa de producción de frutos, ya que puede suceder que se mueran sus ramas. Además, constituyen una fuente de inóculo para afectar a las plantas vecinas.
Ahora bien, el principal problema de esta enfermedad son las barreras paraarancelarias de los países que están libres de cancrosis, como sucedió con la aftosa para la importación de carne de la Argentina. Por ejemplo, Europa, que es una de las regiones productoras de cítricos que está libre de esta enfermedad, impone fuertes restricciones a la importación. Por su parte, Estados Unidos, si bien no está libre de la cancrosis, también establece barreras.
De todos modos hay normativas internacionales que indican cómo tratar las parcelas para superar las barreras fitosanitarias y poder exportar. En las regiones del NOA, se emplean bactericidas a base de cobre, y se efectúa un control permanente, que implica desinfectar las herramientas y las maquinarias. Asimismo, se erradican las plantas infectadas y se les prende fuego. Pero el problema del uso constante de bactericidas a base de cobre es que han generado bacterias resistentes.
En el caso de la dermaseptina, ésta actúa sobre la membrana plasmática de la bacteria, donde genera poros y termina produciendo su ruptura. “La dermaseptina interactúa con los fosfolípidos de la membrana, por ello es difícil que la bacteria pueda mutar para modificar todos esos componentes�, explica Furman.
¿Cómo se realizó la transformación de la planta? “Utilizamos la bacteria Agrobacterium tumefaciens, que naturalmente modifica genéticamente a su hospedante, y genera un tumor que fabrica metabolitos que la propia bacteria utiliza para alimentarse�, detalla el investigador.
El gen de la dermaseptina, que se inserta en la planta a través de Agrobacterium, se expresa en todos los tejidos, pero se acumula especialmente en las hojas.
“Una vez que vimos que la dermaseptina se acumulaba en las hojas, que es el lugar donde íbamos a infectar con la bacteria, realizamos la parte más difícil, que me llevó más de un año poner a punto: el ensayo de infección�, cuenta Furman. Para ello los investigadores contaron con la colaboración de Blanca Isabel Cantero, del INTA de Bella Vista, Corrientes.
Los ensayos de infección se hicieron en enero y julio de 2012, y recién en ese momento los investigadores confirmaron que el producto cumplía con las expectativas.
“Ahora queremos probar la dermaseptina contra otras enfermedades, que son más devastadoras, como el HLB (Huanglongbing), que ataca el tejido vascular de los cítricos, obstruyendo la circulación de la planta�, adelanta Furman, y agrega: “Uno de los objetivos de largo plazo es probar que el transgen se exprese sólo en las hojas y el fruto se pueda mantener libre del gen�.
Con el fin de realizar ensayos con una muestra más amplia, en 2012, los investigadores sellaron un convenio de cooperación con la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres, de la provincia de Tucumán –unidad tecnológica asociada al CONICET–. Todavía queda un largo camino por recorrer.
Cabe destacar también que, en 2012, el desarrollo obtuvo un premio INNOVAR, que otorga el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva.

Más información en la página del laboratorio de Agrobiotecnología de Exactas-UBA.
http://www.fbmc.fcen.uba.ar/investigacion/laboratorio-de-agrobiotecnologia

Fuente: UBA

http://noticias.exactas.uba.ar/la-resistencia-del-naranjo