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Científicos preparados para ganar la carrera contra la roya y más allá

Científicos preparados para ganar la carrera contra la roya y más allá
Los científicos se han posicionado para comprender mejor cómo los hongos de la roya infectan los cultivos y evolucionan la virulencia. Crédito: Universidad de Minnesota

En una carrera para prevenir y controlar las epidemias de la roya, los científicos se han posicionado para comprender mejor cómo los hongos de la roya infectan los cultivos y evolucionan la virulencia. 


por la Universidad de Minnesota


Después de usar las últimas tecnologías de secuenciación del genoma para comprender cómo los hongos de la roya se adaptan para superar la resistencia en las variedades de cultivos, científicos de la Universidad de Minnesota, el Laboratorio de Enfermedades de Cereales del USDA-ARS, la Universidad Nacional de Australia, la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) y la Universidad de Sydney está dando a conocer resultados con dos publicaciones en mBio , una revista de la Sociedad Americana de Microbiología.

El daño causado por los hongos de la roya es una limitación significativa en la producción de alimentos en todo el mundo. Los cereales y muchos otros cultivos importantes como el café, la caña de azúcar y la soja se ven afectados por estos patógenos devastadores. Los enfoques tradicionales que utilizan fungicidas pueden ser costosos y presentar costos ambientales y de salud. La resistencia genética en el desarrollo de cultivos es a menudo la mejor estrategia de manejo de enfermedades para prevenir brotes de roya. Sin embargo, la resistencia genética en las variedades de cultivos se ve frecuentemente derrotada por la aparición de nuevas cepas de roya, lo que convierte lo que solía ser una variedad de planta resistente a enfermedades en una que es completamente vulnerable. El equipo de investigación conjunto de EE. UU. Y Australia ha generado las primeras secuencias genómicas resueltas por haplotipos para los hongos de la roya que causan la roya de la corona de avena. y las enfermedades de la roya del trigo, dos de los patógenos más destructivos en la avena y el trigo, respectivamente.

«Como los humanos, los hongos de la roya contienen dos copias de cada cromosoma, lo que hace que su genética sea mucho más complicada que la de otros tipos de hongos», dijo la profesora asistente Melania Figueroa de la Universidad de Minnesota. Figueroa codirigió el esfuerzo de secuenciación del hongo de la roya de la corona de avena P. coronata f. sp. avenae junto con Shahryar Kianian, líder de investigación en el Laboratorio de Enfermedades de Cereales del USDA-ARS y profesor adjunto en la Universidad de Minnesota. «Un avance clave de este trabajo es que, por primera vez, se generaron conjuntos genómicos separados que reflejan las dos copias cromosómicas en la herrumbre».

Paralelamente, el becario postdoctoral Benjamin Schwessinger y el profesor John Rathjen de la Universidad Nacional de Australia aplicaron enfoques similares para desarrollar un ensamblaje mejorado del genoma del hongo de la roya rayada, P. Striiformis f. sp. tritici . Al trabajar juntos, los dos equipos pudieron combinar sus técnicas y conocimientos para lograr estos avances mucho más rápidamente que trabajando solos.

Estos estudios representan un gran avance en fitopatología, ya que ahora muestran cómo la diversidad genética entre las dos copias cromosómicas puede influir en la aparición de nuevas cepas de patógenos virulentos.

Ambos estudios descubrieron un nivel sorprendentemente alto de diversidad entre las dos copias, lo que sugiere que tal variación probablemente sirva como base para la rápida evolución de nuevas cepas de óxido. «Los informes de los productores que enfrentan pérdidas de rendimiento debido a la roya de la avena ocurren durante la mayoría de las temporadas de cultivo y los ensamblajes del genoma de este patógeno nos ayudarán a comprender la evolución de este patógeno y los medios para desarrollar cultivos más resistentes», dijo Kianian, quien coordina los estudios anuales de roya. en los Estados Unidos para monitorear la población de patógenos en las áreas de cultivo de avena. El estudio genómico de la roya de la corona de avena comparó dos cepas de Carolina del Norte y Dakota del Sur con diferentes perfiles virulentos que se obtuvieron en 2012 como parte de las encuestas de rutina del USDA-ARS sobre la roya.

La primera autora de esta publicación, Marisa Miller, es la ganadora de un prestigioso becario postdoctoral USDA-NIFA y recientemente se embarcó en un estudio que compara la composición genómica de las cepas de roya de la corona de avena recolectadas en 1990 y 2015. «En los últimos 25 años, la población de la roya de la corona de avena ha ganado virulencias adicionales, y nos gustaría entender cómo ha ocurrido. El trabajo de Miller es fundamental para responder a esta pregunta ”, comentó Figueroa.

«La roya de la corona de avena es uno de los patógenos de la roya que evoluciona más rápidamente», explicó el profesor adjunto de la Universidad de Minnesota Peter Dodds de CSIRO Agriculture and Food. «Así que este trabajo realmente ayudará a comprender cómo las nuevas enfermedades de la roya como la altamente destructiva raza Ug99 de la roya del tallo del trigo pueden vencer la resistencia en los cultivos».

Las publicaciones que describen el trabajo en los patógenos de la roya de la corona de la avena y la roya de la franja del trigo, ambas publicadas en el número actual de mBio , servirán como marco para futuros estudios de la evolución de la virulencia en estos patógenos , así como para aplicar enfoques similares a los hongos de la roya. causando muchas otras enfermedades importantes de los cultivos.


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