Se aplicó la secuenciación de alto rendimiento a tres cultivos mexicanos importantes para la selección local de resistencia a enfermedades virales.
Los virus vegetales causan enormes daños a la agricultura mundial, reduciendo el rendimiento y la calidad de los cultivos y afectando la disponibilidad y los precios de los alimentos. Estas enfermedades causan pérdidas económicas de aproximadamente 30 mil millones de dólares al año.
El diagnóstico preciso y oportuno del virus permite una gestión adecuada, el desarrollo de estrategias de control y la reducción de pérdidas. Hay cientos de tipos de virus que pueden infectar los cultivos, y cuando se suma el hecho de que hay variedades y cepas de cada tipo, detectarlos e identificarlos se vuelve difícil.
La detección de virus ha evolucionado desde la observación de síntomas hasta métodos como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que son los dos métodos más utilizados.
Si bien estos avances son herramientas importantes, requieren un conocimiento previo de qué virus buscar, lo que es como buscar una aguja específica en un pajar que contiene diferentes tipos de agujas, lo que dificulta la detección de nuevas amenazas o la detección de diferentes virus al mismo tiempo.
La secuenciación de alto rendimiento (HTS) supera esta limitación al identificar simultáneamente todos los virus presentes en una planta, incluso especies desconocidas.
HTS permite leer millones de fragmentos de material genético en paralelo, lo que es como leer miles de páginas de un libro a la vez en lugar de una a la vez. Entre sus ventajas se encuentran la detección de todos los virus presentes (viroma) en un único análisis y la detección de nuevas especies de virus, incluso en plantas asintomáticas, además de proporcionar información sobre el genoma viral.
En el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), investigadores han aplicado esta tecnología, enfocándose en ARN pequeños (ARNm), informó el portal oficial del Gobierno de México en un comunicado. Las pequeñas moléculas de ARN, incluidas las pequeñas ARN interferentes, se producen como parte del sistema de defensa de la planta cuando se detecta una invasión viral. Esta reacción genera una gran cantidad de fragmentos de ARN viral, que se utilizan para identificar el patógeno.
Aunque las plantas no tienen anticuerpos como los humanos, sí tienen mecanismos de defensa interesantes. Cuando un virus infecta una planta y comienza a replicarse, el sistema inmunológico de la planta detecta el material genético viral y lo corta en pequeños fragmentos (ARN de interferencia pequeños virales o vsiRNA). La secuenciación de estos fragmentos mediante HTS y su ensamblaje como piezas de un rompecabezas mediante métodos computacionales permite reconstruir el genoma viral completo. La abundancia natural de vsiRNA durante la infección facilita la detección de virus presentes incluso en cantidades mínimas.
NIFAP ha aplicado esta tecnología a tres cultivos importantes en México.
Frijoles: Un alimento básico en la mesa mexicana
Investigadores han identificado nueve virus diferentes que afectan al cultivo en Jalisco, Guanajuato y Nayarit. Los más dañinos son el virus del mosaico común del frijol (BCMV) y el virus de la necrosis del mosaico del frijol (BCMNV), que se transmiten por semillas e insectos. También destaca el virus del mosaico amarillo dorado transmitido por mosca blanca (BGYMV), que puede causar pérdidas de hasta 100% y está presente en Veracruz, Chiapas, Nayarit y Sinaloa. Además, descubrieron nuevas especies como el virus del mosaico severo de Phaseolus vulgaris (PvSMV) y el virus latente del frijol (BLV).
INIFAP ha desarrollado una prueba que detecta simultáneamente tres virus principales (BCMV, BCMNV y BGYMV), ahorrando tiempo y recursos para la identificación rápida de estos patógenos. Con base en esta información se crean variedades resistentes para cada región, como San Blas para Nayarit y el centro de México, Rubí para Veracruz y Chiapas, y muchas otras.
El tomate: uno de los pilares de la cocina mexicana
Se han detectado tres virus en el tomate, otro cultivo emblemático de México: dos begomovirus (ToGMoV y PHYVV) y una nueva variante del virus del mosaico del tomate (ToMV). Este último es especialmente problemático porque se transmite por semillas y persiste en el suelo durante muchos años. INIFAP trabaja con tomates locales mexicanos para desarrollar nuevas variedades y reducir la dependencia de semillas importadas. Uno de los objetivos es introducir resistencia al ToMV.
Garbanzos: un cultivo de exportación
Los científicos han identificado un nuevo virus en los garbanzos, al que han denominado “virus del rizado de la hoja del garbanzo” (CpLRV). Este descubrimiento se hizo recientemente y aún se estudia la propagación y el impacto económico del virus.
De la detección a la acción: la lucha contra las enfermedades virales
A diferencia de las infecciones bacterianas o fúngicas, que pueden tratarse con medicamentos antimicrobianos, actualmente es imposible “curar” una planta infectada con un virus.
Por lo tanto, las estrategias de control se centran en dos áreas: prevención mediante rotación de cultivos, uso de semillas certificadas y desinfección de herramientas; y resistencia genética, que implica la creación de variedades con genes resistentes a infecciones virales.
El mejoramiento genético para obtener variedades resistentes es tarea de los mejoradores. Utilizando la información proporcionada por HTS sobre los virus presentes en cada región, los criadores seleccionan específicamente los genes de resistencia necesarios para cada área. Por ejemplo, en frijol, los genes más importantes son el dominante I y el recesivo bc-3, que confieren resistencia a BCMV y BCMNV, y el bgm-1 para BGYMV, para los cuales existen marcadores moleculares que facilitan su identificación.
Aunque el método HTS ofrece ventajas significativas, aún enfrenta problemas como la estandarización de métodos, altos costos y tiempo de procesamiento.
El INIFAP ha implementado estrategias de reducción de costos mediante el análisis de muestras compuestas y está optimizando estas metodologías para su aplicación a otros cultivos prioritarios. Los avances tecnológicos permitirán a medio y largo plazo crear sistemas de vigilancia para la detección temprana de nuevas amenazas víricas.
La integración de la secuenciación de alto rendimiento y el uso de marcadores moleculares en los programas de mejoramiento genético representan un ejemplo exitoso de cómo la ciencia moderna está ofreciendo soluciones a los problemas agrícolas tradicionales. Estas innovaciones mejoran nuestra comprensión de las enfermedades virales y proporcionan herramientas para desarrollar variedades resistentes adaptadas a cada región. El resultado beneficia directamente a los agricultores mexicanos al reducir las pérdidas de cultivos y las necesidades de recursos, contribuyendo a la seguridad alimentaria y la soberanía de México.
Fuente: www.gob.mx. Aquí se muestran garbanzos infectados con una nueva cepa del virus CpLRV identificada por HTS. Fuente de la fotografía: INIFAP.
