Un método innovador para controlar una variedad de enfermedades dañinas para los cultivos utilizando bacterias nativas y beneficiosas del suelo ha surgido de una colaboración entre la industria y la investigación.
La innovación en tecnología agrícola espera brindarles a los agricultores una forma de reducir el costo y el daño ambiental causado por los tratamientos químicos que se usan actualmente para controlar las enfermedades de los cultivos.
El equipo del Centro John Innes aisló y probó cientos de cepas de bacterias Pseudomonas del suelo de un campo comercial de papas y luego secuenció los genomas de 69 de estas cepas.
Al comparar los genomas de las cepas que suprimen la actividad de los patógenos con las que no lo hacen, el equipo pudo identificar un mecanismo clave en algunas de las cepas que protegían el cultivo de papa de las bacterias dañinas que causan enfermedades.
Luego, utilizando una combinación de experimentos de química, genética e infección de plantas, demostraron que la producción de pequeñas moléculas llamadas lipopéptidos cíclicos es importante para el control de la sarna de la papa, una enfermedad bacteriana que causa grandes pérdidas en las cosechas de papa.
Estas pequeñas moléculas tienen un efecto antibacteriano sobre las bacterias patógenas que causan la sarna de la papa y ayudan a las Pseudomonas protectoras a moverse y colonizar las raíces de las plantas.
Los experimentos también mostraron que el riego provoca cambios sustanciales en la población genéticamente diversa de Pseudomonas en el suelo.
La primera autora del estudio, la Dra. Alba Pacheco-Moreno, dijo: “Al identificar y validar los mecanismos de supresión de patógenos de la papa, esperamos que nuestro estudio acelere el desarrollo de agentes de control biológico para reducir la aplicación de tratamientos químicos que son ecológicamente dañinos.
“El enfoque que describimos debería ser aplicable a una amplia gama de enfermedades de las plantas porque se basa en la comprensión de los mecanismos de acción que son importantes para los agentes de control biológico”, agregó.
El estudio, que aparece en eLife , propone un método mediante el cual los investigadores pueden evaluar el microbioma de prácticamente cualquier sitio de cultivo y tener en cuenta las diferentes condiciones ambientales, agronómicas y del suelo.
Al explotar los avances en la secuenciación genética de alta velocidad, el método puede detectar bacterias terapéuticas en el microbioma del suelo y determinar qué moléculas se están produciendo para suprimir las bacterias patógenas.
También pueden mostrar cómo estos insectos beneficiosos se ven afectados por factores agronómicos como el tipo de suelo y el riego.
El siguiente paso para el nuevo enfoque es volver a colocar los insectos beneficiosos en el mismo campo en mayor número o en cócteles de cepas mixtas como tratamiento para estimular el microbioma del suelo.
El Dr. Jacob Malone, líder de grupo en el centro John Innes y coautor correspondiente del estudio, explica los beneficios: «La gran ventaja de este enfoque es que estamos utilizando cepas bacterianas que se toman del medio ambiente y se vuelven a colocar en el mismo lugar específico». contexto biológico en mayor número para que no haya daño ecológico”.
Los métodos potenciales para aplicar los potenciadores del microbioma incluyen la aplicación de cócteles bacterianos como recubrimientos de semillas, como un rociador o mediante riego por goteo.
El Dr. Andrew Truman, líder de grupo en el Centro John Innes y autor correspondiente del estudio, nos habla sobre la visión a largo plazo de este método: «En el futuro, no usaríamos la molécula producida por la bacteria, sería las pseudomonascolarse en sí mismo. Ofrece una ruta más sostenible: sabemos que estas bacterias colonizan el suelo donde crecen las papas y brindan protección al cultivo. Usando una bacteria, puedes cultivarla fácilmente y formularla de manera adecuada y aplicarla al campo, y es mucho más ecológico que usar un químico sintético”.
Las enfermedades de las plantas son un problema agrícola que conduce a grandes pérdidas de cultivos, como la papa. Los patógenos importantes de la papa incluyen Streptomyces scabies, un patógeno bacteriano que causa la sarna de la papa, y Phytophthora infestans, un oomiceto patógeno que causa el tizón de la papa, que fue una de las principales causas de la Gran Hambruna en Irlanda.
PseudomonasLas bacterias se asocian comúnmente con las plantas y se han estudiado ampliamente como agentes de control biológico, ya que secretan productos naturales que promueven el crecimiento de las plantas y suprimen los patógenos. Sin embargo, su uso en el pasado se ha visto obstaculizado por la inconsistencia.
Estudios previos sobre la supresión de la sarna de la patata han indicado un papel potencial de biocontrol para Pseudomonas . Sin embargo, el progreso se vio obstaculizado por la falta de conocimiento mecánico. También era ampliamente conocido que el riego puede suprimir la infección de sarna por Streptomyces y ahora este estudio sugiere que esto se debe al efecto que el agua tiene sobre las poblaciones microbianas.
El análisis pangenómico identifica roles cruzados para Pseudomonasmetabolitos especializados en la inhibición de patógenos de papa, aparece en eLife .
