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El descubrimiento de hongos explosivos de arroz impulsará la innovación de cultivos


En una nueva investigación se descubrió un arma secreta utilizada por el hongo asesino de la explosión del arroz para infectar las plantas huésped.


por el laboratorio de Sainsbury


La explosión del arroz es la enfermedad más grave del arroz y es causada por el hongo Magnaporthe oryzae. Cada año, la enfermedad por explosión reclama suficiente arroz para alimentar a 60 millones de personas. El hongo también causa una explosión de trigo que se extendió recientemente desde América del Sur a Bangladesh, amenazando la producción de trigo en todo el sur de Asia.

Para infectar las plantas, M.oryzae desarrolla una célula de infección con forma de cúpula llamada apresorio que se adhiere a la hoja y rompe la cutícula con una fuerza invasiva enorme: hasta 40 veces la presión de un neumático de automóvil, una de las presiones más altas jamás vistas en la vida. celda.

El estudio de seis años ha descubierto la existencia de un sensor en la apresoria que le dice al hongo que se ha alcanzado el umbral de presión requerido para romper la hoja de arroz. Otros mecanismos descubiertos en el estudio permiten al hongo reposicionar una clavija penetrante que se presiona contra y físicamente rompe la superficie de la hoja, permitiendo que el hongo entre y cause enfermedades.

El conocimiento de este nuevo mecanismo proporciona una plataforma para desarrollar fungicidas contra la explosión, uno de los asesinos de cultivos más mortales.

Investigadores del Laboratorio Sainsbury, el Instituto Gregor Mendel de Biología Molecular de Plantas, Austria, y la Universidad de Sussex utilizaron modelos matemáticos, genética molecular y bioquímica para descifrar el secreto del patógeno fúngico.

Los hongos fitopatógenos causan muchas de las enfermedades de cultivos más devastadoras del mundo.

Los investigadores habían descubierto previamente cómo un grupo de proteínas llamadas septinas permite que el hongo infecte las plantas.

Al revelar la existencia de un mecanismo de detección de turgencia y las redes genéticas que controlan la polarización del hongo antes de la infección, el grupo ha reunido otra pieza crítica en un rompecabezas de investigación.

«La explosión de arroz es la enfermedad más devastadora que afecta al arroz, por lo que esta investigación tiene implicaciones considerables para la seguridad alimentaria mundial», dice uno de los autores, el profesor Nick Talbot del Laboratorio Sainsbury.

«Creemos que este mecanismo se aplica a otros hongos donde el proceso de infección está mediado por la septina. La mayoría de las enfermedades de los cereales, por ejemplo, la roya y el moho, implican apresorios. Son un mecanismo común, por lo que ahora sabemos que se podría imaginar un tratamiento que podría ser muy efectivo «, agrega.

La autora principal, la Dra. Lauren Ryder, del Laboratorio Sainsbury, agrega: «Tenemos que determinar cómo interactúa este sensor de turgencia con los componentes posteriores, que es el enfoque de nuestro próximo estudio. Sospechamos que interactúa con proteínas en la membrana y detecta cuando hay es un tramo «.

El Dr. Yasin Dagdas, ahora en el Instituto Gregor Mendel en Viena, Austria, agrega: «Además del potencial para ayudar a la seguridad alimentaria mundial, este estudio revela una fascinante innovación biológica que evolucionó durante la carrera armamentista evolutiva entre el microbio y la planta huésped».

La existencia de un sensor de presión de turgencia en la célula había sido predicha por modelos matemáticos producidos en colaboración con la profesora Anotida Madzvamuse de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex. El profesor Madzvamuse trabajó con sus colegas, el Dr. Chandrasekhar Venkataraman y la profesora Vanessa Styles para modelar matemáticamente este problema.

«Pudimos traducir lo que se observaba en los experimentos en un nuevo modelo matemático . Con la biología descrita en términos matemáticos, pudimos ayudar a predecir el punto en el que el hongo puede alcanzar el umbral de presión requerido para romper el arroz hoja, para infectar la planta «, dice.

«Esperamos que esto sea un paso importante hacia el desarrollo de estrategias de control de enfermedades en el futuro, lo que puede tener importantes beneficios humanitarios: mejorar el rendimiento de los cultivos para proporcionar alimentos a más personas», agrega.


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