Los investigadores identifican 12 genes clave del microorganismo responsable
UNAL/DICYT La sigatoka negra es una de las enfermedades más destructivas para los cultivos de banano y plátano en el mundo, y los fungicidas químicos utilizados para su control están perdiendo efectividad debido a que el hongo se ha vuelto resistente. Ante este panorama, un estudio bioinformático identificó 12 genes en este microorganismo que se podrían modificar para controlar su infección.
Esta patología es causada por el hongo Pseudocercospora fijiensis y puede llevar a pérdidas de hasta el 100 % en los cultivos. Los síntomas incluyen necrosis en las hojas, reducción de la capacidad de hacer fotosíntesis y disminución en el tiempo de maduración de los frutos, lo que hace que crezcan de forma inadecuada para su comercialización.
“Por su importancia, los fungicidas químicos para controlar la enfermedad representan hoy entre el 20 y el 30 % de los costos de producción y han desencadenado que el hongo se vuelva resistente, llevando a la necesidad de incrementar las dosis y frecuencias de aplicación, lo que implica más gastos y posibles afectaciones en la salud y el medioambiente”, explica Javier Mauricio Torres, Ph. D. en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.
Por eso, y teniendo en cuenta que la industria bananera es el tercer sector de exportación agrícola más importante de Colombia después del café y las flores, el investigador se propuso trabajar con el grupo de investigación en Biotecnología Vegetal Unalmed-CIB, de la UNAL Sede Medellín, para estudiar a nivel molecular y genético qué es lo que les permite a los hongos infectar y colonizar las plantas.
“Análisis como estos nos dan pistas para diseñar estrategias efectivas de control o mitigación de la enfermedad, pues al conocer los genes críticos se pueden crear métodos específicos para inhibir su función, bien sea a través de fungicidas dirigidos o mediante la manipulación genética de las plantas para generar resistencia”, agrega.
Exámenes y comparaciones de cientos de genes
Para emprender esta tarea el investigador se sirvió de la Bioinformática, una disciplina que utiliza tecnologías computacionales para analizar datos biológicos; colectó hojas necrosadas en Urabá y Santa Marta, las llevó al laboratorio, aisló el hongo y le extrajo muestras de ADN. “Estas las enviamos a Estados Unidos para hacer la secuenciación genética. Desde allí nos enviaron todos los datos con los que trabajamos: el ADN de 27 hongos de la misma especie y 3 de especies cercanas, incluyendo datos de algunos de zonas geográficas como África, Oceanía, Costa Rica y Ecuador”.
En vista de que la cantidad total de genes podía ascender a más de 14.000, el investigador Torres decidió enfocarse en un grupo específico: los llamados SSPs, que codifican proteínas ricas en cisteína. “Según la bibliografía, estas se relacionan con infecciones en plantas; en palabras sencillas: son proteínas que un patógeno libera al medio externo para mimetizarse y atacar a un organismo. Con esta delimitación obtuvimos alrededor de 600 genes para revisar”.
Posteriormente, a través de métodos informáticos –que otorgan un “valor evolutivo” a cada gen según su posible influencia en la infección– filtró hasta obtener 12 genes posiblemente importantes. “Con esto claro se pueden ‘intervenir’ en laboratorio para observar cómo cambia la acción del hongo. Además, al hacer la comparación genética entre ellos, teniendo en cuenta los diferentes lugares de procedencia, vimos que presentan diferencias parciales, por lo que prevemos que una estrategia de control muy específica usada en Urabá, quizá no serviría en Santa Marta”.
Poner a prueba el hongo: una bacteria como vehículo
Los estudios de transcriptómica y genómica son en esencia teóricos, por lo que para comprobar los hallazgos es necesario hacer pruebas experimentales en laboratorio. “De esos 12 genes candidatos elegimos 2 para aplicarles una metodología que genera un “nocaut”, es decir que daña el gen de un microorganismo para ver cómo reacciona, si cambian sus funciones o, en este caso, su capacidad de generar infección”, continúa.
Se trata de una técnica de transformación genética que utiliza como “vehículo” una bacteria llamada Agrobacterium. Dentro de ella se introduce una proteína fluorescente que tiene la “indicación” de romper o interponerse en un gen específico. “Así comprobamos que sí es posible hacer esta modificación y vimos que estos dos genes resultaban letales, es decir, al dañarlos se mataba al hongo, lo que aún no es un resultado concluyente, pero deja abierta la puerta para trabajos subsecuentes en los que se examinen otros genes y otras metodologías más específicas”.
Finalmente, otro tipo de investigaciones se relacionarían con la identificación de moléculas que interactúen con los 12 genes identificados. “Todo esto nos plantea posibles alternativas biotecnológicas frente a los fungicidas, lo que ahorraría costos, evitaría pérdidas en los cultivos y haría a esta industria ambientalmente más sostenible”.
Esta investigación fue dirigida y codirigida por los profesores Rafael Eduardo Arango Isaza, de la Facultad de Ciencias, y Juan Gonzalo Morales Osorio, de la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNAL Sede Medellín. Asimismo tuvo el apoyo del grupo de Biotecnología Vegetal Unalmed-CIB y la Asociación de Bananeros de Colombia Augura.
