Conferir resistencia a la roya de la hoja en cultivos de cereales


Se han identificado genes que confieren resistencia a múltiples especies de roya de la hoja en la cebada. 


por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah


Los hallazgos de un equipo internacional, dirigido por investigadores de KAUST, podrían transformar la producción de cultivos de cereales duraderos y resistentes a las enfermedades y ayudar a respaldar los esfuerzos para mejorar la seguridad alimentaria mundial.

“La enfermedad es la excepción y la resistencia es la regla: la mayoría de los microbios no nos enferman a nosotros ni a las plantas de cereales”, dice Simon Krattinger del Centro de Agricultura del Desierto de KAUST. “Esto se llama resistencia no hospedante: resistencia de una especie completa contra todas las cepas de un patógeno. Sin embargo, la resistencia no hospedante en los cereales es poco conocida”.

La relación cereal- roya es ideal para estudiar la resistencia no hospedante porque todos los cereales pertenecen a la familia de las gramíneas , pero cada especie de cultivo de cereal está infectada por una sola roya específica (por ejemplo, la roya de la hoja del trigo solo infecta al trigo). Hay factores moleculares en la cebada que evitan que la roya de la hoja del trigo establezca colonias; por lo tanto, identificar los genes responsables de generar esta barrera molecular contra la infección sería invaluable para los criadores.

“Es importante destacar que la resistencia que no es del huésped es más duradera que la resistencia del huésped: el sistema inmunitario innato de una planta brinda cierta protección, pero solo hasta que los patógenos evolucionan para evadirlo”, dice el postdoctorado de Krattinger, Yajun Wang. “Nuestro mayor desafío fue identificar los genes de resistencia que no son del huésped en las plantas de cebada, especialmente dado que el genoma de la cebada es casi el doble del tamaño del genoma humano”.

Todos los cultivares de cebada son resistentes a la roya de la hoja de otros cereales; por lo tanto, no existe una variación genética clara dentro de las especies de cebada que pueda indicar qué genes están involucrados. Los colaboradores de KAUST en los Países Bajos idearon un método novedoso para reducir la búsqueda.

Infectaron 1733 cultivares de cebada con roya de la hoja de trigo. La mayoría de las plantas fueron resistentes, pero algunas líneas desarrollaron indicios de roya de la hoja en la etapa de plántula. Esto no fue suficiente para crear una infección completa, pero el equipo pudo cruzar estas líneas para generar una línea que era altamente susceptible a la roya de la hoja del trigo. Luego se cruzó con un cultivar de cebada normal y se analizó para identificar las variaciones genéticas que confieren resistencia a los no huéspedes.

Conferir resistencia a la roya de la hoja en cultivos de cereales
Las semillas de trigo se plantan para pruebas en las instalaciones de crecimiento de plantas de KAUST Core Lab. Crédito: KAUST

“A través de un extenso análisis del genoma, encontramos los genes que codifican un receptor de proteína quinasa para crear una barrera contra la roya del trigo en la cebada “, dice Wang. “La transferencia de estos genes al trigo podría dar como resultado cultivares resistentes a todas las razas de la roya del trigo”.

“Esta es una estrategia muy prometedora que finalmente podría resolver uno de los mayores problemas en la producción mundial de trigo”, señala Krattinger.

Más información: Wang, Y., et al. Las quinasas receptoras ortólogas afectan cuantitativamente el estado de huésped de la cebada frente a los hongos de la roya de la hoja. Naturaleza Plantas 5 1129–1135 (2019).