Muchos de estos genes de defensa se vuelven más activos cuando el maíz se infecta con el hongo patógeno Fusarium verticillioides, lo que pone de relieve su papel en la resistencia a las enfermedades. Comprender cómo funcionan estos genes es necesario para crear plantas de maíz más resistentes.
Las plantas enfrentan una variedad de estreses bióticos y abióticos durante el crecimiento y han desarrollado mecanismos de defensa para combatirlos, incluidas las quinasas similares a receptores (LRR) que detectan estímulos y transmiten señales para iniciar respuestas al estrés. Entre las RLK, las quinasas similares a receptores de repeticiones ricas en leucina (LRR-RLK) forman la subclase más grande y desempeñan funciones críticas en el crecimiento, desarrollo y respuestas al estrés de las plantas. Estas proteínas actúan como sensores en la superficie de las células, detectando patógenos dañinos y activando mecanismos de defensa.
El maíz, un cultivo mundial importante, es vulnerable a una variedad de enfermedades, incluidas las causadas por el hongo Fusarium verticillioides , que causa la pudrición de la mazorca y el tallo. Fusarium verticilloides es el hongo más común que ataca al maíz.
Un estudio reciente realizado por científicos de la Universidad Agrícola de Hebei se centró en la familia de genes LRR-RLK del maíz para descubrir su papel en la defensa contra F. verticillioides .
El estudio identificó 205 genes LRR-RLK en el maíz, divididos en 15 subfamilias. Se analizaron cuidadosamente estos genes para determinar cómo contribuyen al crecimiento, desarrollo y respuestas inmunes del maíz a la infección por F. verticillioides .
El equipo utilizó la secuenciación del transcriptoma, una técnica que mide los niveles de expresión genética, para observar cómo se comportaban estos genes LRR-RLK en diferentes momentos después de la infección. Los resultados mostraron que muchos genes LRR-RLK mostraron cambios significativos en la expresión después de la inoculación del patógeno.
En particular, genes como Zm00001d027645 y Zm00001d032116 mostraron una regulación significativa, lo que sugiere que juegan un papel clave en la generación de protección contra el hongo.
Los científicos también realizaron análisis de coexpresión: cómo se expresan los genes juntos, lo que indica posibles conexiones funcionales. Este análisis sugirió que la familia de genes LRR-RLK en el maíz puede haberse expandido a través de la duplicación genética.
La duplicación de genes permite a las plantas producir receptores especializados, mejorando su capacidad para reconocer y responder a una amplia gama de patógenos. La alta coexpresión observada en subfamilias de genes estrechamente relacionados sugiere que estos genes pueden trabajar juntos para proporcionar respuestas inmunes sólidas.
Finalmente, los investigadores realizaron un perfil de expresión tisular para comprender dónde están activos estos genes LRR-RLK en la planta de maíz. Encontraron diferencias significativas en la expresión genética en los distintos tejidos, lo que pone de relieve los diversos papeles que desempeñan estas quinasas más allá de las respuestas inmunitarias. Esta expresión específica de tejido sugiere que las LRR-RLK están involucradas en diversos procesos fisiológicos, lo que es consistente con la versatilidad observada en las RLK de otras plantas, como el modelo Arabidopsis y el trigo.
Para confirmar el papel potencial de genes LRR-RLK específicos en la resistencia, los científicos seleccionaron varios genes que mostraron cambios marcados en la expresión tras la infección e investigaron más a fondo sus funciones precisas en los mecanismos de defensa de las plantas. Los investigadores pudieron pintar una imagen detallada de cómo el maíz responde a nivel molecular al ataque de Fusarium verticillioides .
Este enfoque de sistemas no sólo aumenta el conocimiento sobre las respuestas inmunes de las plantas en general, sino que también ofrece ideas prácticas para el mejoramiento del maíz para la resistencia a las enfermedades.
Fuente: BMC Plant Biology. – Foto principal: Dmitry Lukyanov
