Un hongo amenaza la pérdida de hasta el 100 % de algunos cultivos de variedades susceptibles
UNAL/DICYT Aunque Colombia es el principal productor de claveles del mundo, un hongo amenaza la pérdida de hasta el 100 % de algunos cultivos de variedades susceptibles. La identificación de una serie de proteínas presentes en esta planta permite estar más cerca del desarrollo de una “vacuna vegetal” que prepare y proteja los claveles fortaleciendo su sistema de defensa.
El Fusarium oxysporum f. sp. Dianthi (Fod), causante del marchitamiento vascular –que deteriora de manera progresiva raíces, tallos y hojas del clavel hasta llevarlo a la muerte–, es una de las principales limitantes del cultivo de claveles, una flor de la que, según la Asociación Colombiana de Exportadores de Flores (Asocolflores), en 2022 se exportaron 26.900 toneladas, con un valor aproximado de 579.000 millones de pesos.
Por esto, el Grupo de Investigación Intersedes en Estudios de Actividades Metabólicas Vegetales de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), liderado por docentes de la Sede Bogotá y de la Sede Medellín, con el apoyo del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias), ha enfocado sus esfuerzos en encontrar, entre otras cosas, una “vacuna vegetal” que proteja dichas plantas.
“En la actualidad se usan estrategias de control químico y físico, que resultan costosas y no son tan efectivas. Por eso es necesario apuntar a mejorar el sistema de defensa de la planta, para así generar la resistencia de la flor al patógeno, disminuir los costos de producción y las pérdidas de las plantas en cultivo”, explica la profesora de la UNAL Sede Medellín Ana Patricia Martínez, doctora en Ciencias – Bioquímica.
Con su tesis de doctorado, la profesora Martínez estudió los mecanismos que tendrían los claveles para resistir al patógeno. Para ello analizó comparativamente las proteínas y los metabolitos presentes en el apoplasto (líquido de comunicación intercelular que se encuentra en las raíces y los tallos) de dos variedades con niveles contrastantes de resistencia: Solex (susceptible) y Golem (resistente).
“El apoplasto es un líquido que sirve como ‘conector’ entre las células de la planta y que sería relevante en las fases iniciales de la infección, pues cuando el patógeno ingresa al clavel secreta allí, en el apoplasto, moléculas (proteínas y metabolitos) para colonizar al hospedero, y a su vez la planta secreta allí moléculas para defenderse”, explica.
El principal reto al que se enfrentó fue obtener este líquido en el laboratorio, pues además de que debe extraerse sin romper las membranas celulares –para no contaminarlo–, la cantidad presente en cada planta es muy poca –menos del 10 % del material vegetal total–. Por eso, el proceso implicó emplear más de 2.000 esquejes, donados por la empresa Florval, de Cundinamarca, el departamento con más cultivos de claveles en el país.
“Para la extracción tuvimos como base una metodología diseñada en un trabajo de maestría previo y la mejoramos: tomamos la raíz y el tallo de los esquejes y los dividimos en pedacitos, les adicionamos una solución amortiguadora de infiltración (compuesta por fosfato mono y diácido de sodio, cloruro de sodio y β-mercaptoetanol), los sometimos a pulsos de vacío, y finalmente, a centrifugación para así obtener el fluido apoplástico”, indica la investigadora.
A partir del fluido apoplástico, precipitó, y separó las proteínas para estudiarlas. “Para identificarlas utilizamos un equipo de espectrometría de masas con detector tipo Orbitrap de la Universidad de Córdoba (España), y después, a través de un software realizamos la búsqueda en grandes bases de datos; así, identificamos alrededor de 250 proteínas de la planta y 6 proteínas del hongo en la raíz, además de 280 proteínas de la planta y 2 proteínas del hongo en tallo”, amplía.
Las proteínas propias del patógeno fueron uno de los hallazgos más relevantes, pues en los tejidos de la planta hay poca presencia del hongo. En el apoplasto se identificaron gracias a la alta sensibilidad del equipo Orbitrap.
Así mismo, menciona que “son de interés porque cuando las plantas no las reconocen, es cuando el hongo puede hacer daño, lo que se denomina como efectores. Este es un paso fundamental para encontrar mecanismos de reconocimiento que funcionen de manera similar a como lo hace una vacuna en los seres humanos: nos enseñan a ‘defendernos’ ante los patógenos”.
Además de las proteínas, también se registraron metabolitos, que son mucho más diversos y por tanto más difíciles de identificar. “A futuro estos resultados permitirán hallar marcadores de resistencia, es decir, señales que nos permitan comparar qué proteínas están presentes en las variedades resistentes y no en las susceptibles. Luego se podrá diseñar, por ejemplo, un compuesto o una mezcla de compuestos que les permitan a las plantas estar preparadas para responder a la infección por el hongo”.
Estos estudios basados en proteómica y metabolómica (revisión detallada de moléculas) se podrían aplicar luego en otro tipo de plantas y en sus respectivos patógenos con el fin de encontrar soluciones definitivas y optimizar la producción florícola y agrícola.
Actualmente, el Grupo de Investigación, conformado por docentes de la UNAL Sede Bogotá y Sede Medellín, está trabajando en la búsqueda de inductores de resistencia al marchitamiento vascular en clavel, con el fin de disminuir el uso de fungicidas de origen químico y disminuir el impacto ambiental de los cultivos.
