Científicos del Reino Unido están investigando formas nuevas de mejorar cultivos y aumentar la seguridad alimentaria gracias a un mayor conocimiento del proceso de especialización de ciertas cepas bacterianas para superar la resistencia de las plantas. Sus resultados, publicados en la revista Science, identifican los genes utilizados por varias cepas de la bacteria Pseudomonas para superar distintos productos naturales de defensa producidos por plantas de la familia de las mostazas o crucíferas como el brócoli y las coles de Bruselas.
«Los microbios sólo se consideran patógenos cuando dan con una forma de infectar a un huésped y superar sus defensas», explica el Dr. Jun Fan, del Centro John Innes (JIC) del Parque Científico de Norwich (Reino Unido) y autor principal del estudio. «Nuestros descubrimientos responden varias cuestiones importantes sobre la biología de huéspedes y patógenos.»
Los investigadores explican que la «resistencia no huésped es la capacidad de las especies vegetales para resistir a microbios o virus que sí que son patógenos en otras plantas. Es la forma de resistencia a enfermedades vegetales más extendida y posee elevadas durabilidad y efectividad contra una amplia gama de patógenos posibles.» No obstante, reconocieron que el conocimiento que se posee sobre «su base molecular es aún limitado».
«Las plantas generan una inmensa variedad de productos naturales con distintas funciones de defensa, comunicación y desarrollo», indican los autores. «Los productos naturales preformados proporcionan barreras químicas ante hongos fitopatógenos y sirven como elementos disuasorios en las interacciones con los herbívoros. Su función limitadora de la gama de bacterias que pueden atacar a un huésped sigue sin estar clara, al igual que los mecanismos bacterianos dedicados a sortear las defensas del huésped generadas por productos naturales.»
Por esta razón, para comprender mejor la biología fundamental de huéspedes y patógenos y para obtener más información sobre el desarrollo de la resistencia sostenible de los principales cultivos, el equipo de investigación definió «componentes vegetales que aportan resistencia no huésped así como estrategias utilizadas por patógenos virulentos para superar las barreras de resistencia».
Tras realizar una serie de experimentos, el equipo del Dr. Fan confirmó que las sustancias químicas utilizadas por plantas crucíferas para defenderse de bacterias son isotiocianatos, nitrógeno y compuestos orgánicos con contenido de azufre producidos por plantas de la familia de las mostazas como el repollo, el brócoli y las coles de Bruselas. Estas potentes moléculas poseen propiedades antioxidantes, anticáncer y antiinflamatorias en humanos.
Una planta segrega isotiocianatos cuando se ve amenazada o es ingerida. Con anterioridad se había demostrado su actividad contra bacterias, pero esta es la primera vez que se prueba su función determinante utilizando plantas. Sin esta clase de compuestos las crucíferas serían más vulnerables a enfermedades provocadas por muchas más bacterias distintas. Los isotiocianatos también generan una barrera química contra hongos perjudiciales y emiten un aviso de defensa tóxica para insectos y herbívoros.
El equipo de científicos del JIC y de la Universidad de Edimburgo descubrió que los patógenos bacterianos que portaban genes SAX, asociados a la retirada y desintoxicación de isotiocianatos, eran capaces de superar estas defensas.
El conocimiento de cómo algunas cepas bacterianas se especializan para superar la resistencia vegetal ayudará a la comunidad científica a identificar nuevas formas de mejorar los cultivos. «Estos descubrimientos revisten una importancia más apreciable para los trabajos actuales dedicados a aumentar la seguridad alimentaria», indicó el Dr. Peter Doerner, catedrático de la Universidad de Edimburgo y coautor del estudio. «Definen una estrategia encaminada al control sostenible de enfermedades en la agricultura mediante la estimulación de la producción y la variedad de productos naturales en distintos cultivos.»
Los autores indicaron en su estudio que «nuestros descubrimientos muestran que los patógenos Pseudomonas precisan mecanismos dependientes de genes SAX para superar la resistencia no huésped mediada por isotiocianato alifático en la Arabidopsis.» Añadieron que en este trabajo se describe cómo «la resistencia no huésped […] a genotipos de patógenos específicos puede ser persistente, duradera y en general efectiva contra muchos posibles patógenos, planteando principios novedosos para crear artificialmente una resistencia sostenible contra enfermedades agrícolas importantes».
Para más información:
Centro John Innes (JIC):
http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm
Science:
http://www.sciencemag.org/
Fuente: Cordis
