Texas A&M AgriLife desarrolló el primer clon infeccioso de una cepa estadounidense del virus del marchitamiento manchado del tomate, una herramienta que permitirá estudiar con mayor precisión la resistencia genética y evaluar nuevas variedades hortícolas.
Redacción: Redacción Mundo Agropecuario
Editor: Karem Díaz S.
Investigadores de Texas A&M AgriLife Research desarrollaron el primer clon infeccioso de Estados Unidos del virus del marchitamiento manchado del tomate (TSWV), uno de los patógenos vegetales de mayor impacto económico sobre cultivos como tomate y pimiento. La nueva herramienta de genética reversa permite producir experimentalmente el virus a partir de ADN complementario y disponer de un sistema reproducible para estudiar cómo infecta las plantas y cómo logra superar determinadas defensas genéticas.
El avance fue dirigido por Jeanmarie Verchot, profesora del Departamento de Patología Vegetal y Microbiología de Texas A&M University, junto con Haden C. Ball y colaboradores de varias instituciones. Los resultados fueron publicados en Molecular Plant-Microbe Interactions y ofrecen a fitopatólogos y mejoradores una plataforma experimental para investigar variantes resistentes y los mecanismos mediante los cuales el virus evade las defensas de sus hospedantes.
La investigación adquiere especial importancia porque el TSWV continúa evolucionando y algunas de sus variantes pueden infectar plantas portadoras de genes que anteriormente proporcionaban protección. Este fenómeno ya constituye una preocupación internacional: investigaciones recientes han identificado cepas del virus del marchitamiento manchado capaces de superar resistencias en tomate y pimiento, lo que obliga a mantener activos los programas de vigilancia y mejora genética.
Una copia genética capaz de reconstruir el virus
El nuevo sistema se basa en el aislado estadounidense PA-01 del TSWV, originalmente asociado al pimiento. Los investigadores construyeron copias de ADN complementario de los segmentos que integran el genoma viral y desarrollaron un sistema capaz de generar infección en plantas experimentales.
La importancia de un clon infeccioso radica en que los científicos pueden trabajar con un punto de partida genético conocido y reproducible. En lugar de depender continuamente de material viral obtenido de plantas naturalmente infectadas, el laboratorio puede generar el virus de forma controlada, modificar componentes concretos de su genoma y observar cómo esos cambios afectan su capacidad de infección.
El equipo señala que los sistemas de genética reversa son especialmente útiles para investigar las interacciones entre plantas y virus y para determinar los mecanismos asociados con la ruptura de resistencia. En el caso del TSWV, el reto técnico ha sido considerable debido a que posee un genoma de ARN segmentado y de organización compleja.
Los investigadores utilizaron tres segmentos genómicos principales y evaluaron diferentes combinaciones de factores capaces de facilitar la infección experimental. El sistema consiguió producir infección sistémica en especies utilizadas en investigación y en Capsicum annuum, especie a la que pertenecen los pimientos cultivados.
Una herramienta para seleccionar pimientos resistentes
Una de las aplicaciones agrícolas más directas consiste en utilizar el clon para someter líneas experimentales de pimiento a una presión de infección uniforme. Texas A&M AgriLife considera que disponer de cantidades reproducibles del virus puede hacer más eficiente la inoculación de plantas y permitir a los mejoradores identificar con mayor rapidez materiales genéticos capaces de resistir la enfermedad.
La resistencia genética sigue siendo una de las principales estrategias para reducir las pérdidas provocadas por virus vegetales. Sin embargo, su eficacia puede deteriorarse cuando aparecen variantes capaces de evadirla. Por ello, los programas de mejoramiento buscan combinar mecanismos de protección y ampliar la diversidad genética utilizada en las variedades comerciales.
Ese principio también se está explorando frente a otros virus del pimiento. Investigaciones anteriores han mostrado que la combinación o piramidación de genes de resistencia puede reforzar la protección de los pimientos frente a enfermedades virales, una estrategia destinada a evitar que toda la defensa de una variedad dependa de un único mecanismo genético.
En el tomate ocurre un desafío similar. Una línea desarrollada décadas atrás por investigadores del Servicio de Investigación Agrícola de Estados Unidos ha mostrado resistencia frente al virus rugoso marrón del fruto del tomate, otro patógeno capaz de superar genes de resistencia utilizados en variedades comerciales.
El TSWV puede afectar a más de mil especies vegetales
El virus del marchitamiento manchado del tomate posee un rango de hospedantes excepcionalmente amplio. Texas A&M AgriLife señala que puede afectar a más de 1.000 especies de plantas cultivadas y ornamentales. En los cultivos susceptibles, la infección puede reducir el rendimiento, deteriorar la calidad comercial y ocasionar pérdidas económicas importantes.
El TSWV es transmitido principalmente por trips. Estos pequeños insectos adquieren el virus durante determinadas fases de su desarrollo y posteriormente pueden transmitirlo mientras se alimentan de plantas susceptibles. Su movilidad dentro de las zonas agrícolas complica el manejo de la enfermedad y convierte el control del vector en otro componente de las estrategias fitosanitarias.
En Estados Unidos, el programa Risk Avoidance and Mitigation del Departamento de Agricultura ha estimado daños anuales de alrededor de 100 millones de dólares asociados al TSWV solamente en Florida, Georgia, Carolina del Norte y Carolina del Sur. El estudio científico señala, además, que las pérdidas mundiales atribuidas al patógeno se estiman en más de 1.000 millones de dólares anuales.
El problema forma parte de un panorama fitosanitario más amplio para las solanáceas. Los productores deben afrontar simultáneamente virus, bacterias, hongos y plagas, por lo que la identificación temprana y el manejo de las principales enfermedades del tomate resultan fundamentales para reducir pérdidas antes de que los daños se extiendan por las parcelas o instalaciones de producción.
El clon ayuda a estudiar cómo el virus vence las defensas vegetales
El trabajo científico no se limitó a reconstruir el virus. Los investigadores utilizaron el sistema para analizar las barreras defensivas que dificultan el establecimiento de una infección a partir del clon. Los experimentos indican que, además del silenciamiento de ARN, intervienen otras rutas de defensa de la planta relacionadas con el ácido salicílico y los mecanismos de muerte celular.
Los científicos probaron diferentes supresores del silenciamiento antiviral para determinar qué combinaciones favorecían la infección sistémica. En Nicotiana benthamiana, la combinación de los supresores 2b y P19 produjo la mayor proporción de plantas infectadas sistémicamente entre las combinaciones descritas en esa parte del estudio.
El sistema desarrollado a partir del aislado PA-01 también requiere menos componentes adicionales que algunos clones infecciosos anteriores del TSWV. Según los autores, el diseño conserva una mayor proximidad genética con el aislado original y proporciona una herramienta específicamente apropiada para estudiar la interacción del virus con el pimiento y los mecanismos de resistencia de este cultivo.
Del laboratorio a los programas de mejoramiento
La utilidad agrícola del avance dependerá ahora de su incorporación a programas de investigación y selección vegetal. El clon no constituye por sí mismo una nueva variedad resistente ni un tratamiento contra la enfermedad. Su función es proporcionar una herramienta experimental que permita evaluar con mayor rapidez y uniformidad materiales vegetales y estudiar las características del virus responsables de su virulencia.
Texas A&M AgriLife trabaja con especialistas en mejoramiento de hortalizas para aplicar la tecnología a la búsqueda de pimientos resistentes. El objetivo es que diferentes líneas puedan ser sometidas al mismo aislado viral bajo condiciones controladas y que los materiales con mejor comportamiento avancen dentro de los programas de selección.
La combinación de virología, genética y mejoramiento vegetal está adquiriendo una importancia creciente frente a patógenos que evolucionan rápidamente. Otras investigaciones ya utilizan herramientas computacionales para anticipar ese comportamiento, como un modelo de inteligencia artificial diseñado para predecir la virulencia del virus del rizado amarillo del tomate.
Los investigadores también consideran que el clon podrá ser utilizado por entomólogos para estudiar la transmisión del TSWV mediante trips. Al disponer de un virus experimental genéticamente definido, será posible analizar con mayor precisión qué factores intervienen en el paso del patógeno entre el insecto vector y la planta.
La tecnología está disponible para licenciamiento a empresas de semillas, compañías biotecnológicas y otros actores del sector. El siguiente desafío será convertir el conocimiento generado con esta plataforma en variedades que mantengan su resistencia frente a las cepas circulantes y proporcionen a los productores una protección más duradera contra una de las enfermedades virales más difíciles de manejar en tomate y pimiento.
Fuentes referenciales:
Molecular Plant-Microbe Interactions — estudio científico original
Texas A&M AgriLife Research
Phys.org
