Una colaboración de investigación ha ayudado a explicar las defensas químicas que protegen a las plantas de trigo contra las enfermedades, abriendo posibles nuevas vías de estudio en este cultivo cultivado a nivel mundial.
por el Centro John Innes
Los investigadores del Centro John Innes aprovecharon los avances recientes en el mapeo del complejo genoma del trigo harinero para hacer el descubrimiento.
Los grupos de Osbourn y Uauy colaboraron para generar datos que llevaron al descubrimiento de varios conjuntos de genes en el trigo que se activan cuando la planta es atacada por microbios que causan enfermedades.
Estos genes se encuentran en seis grupos de genes biosintéticos en el genoma del trigo. Los grupos de genes que producen moléculas de defensa también se han encontrado previamente en otros cultivos de cereales como la avena y el arroz.
Para averiguar qué sustancias químicas producen estos grupos, los investigadores aislaron genes de interés y los introdujeron en la planta Nicotiana benthamiana, un pariente cercano del tabaco. Esta técnica de expresión transitoria permitió un análisis rápido de las vías bioquímicas codificadas por los grupos.
Los investigadores encontraron que los grupos codificaban un conjunto versátil de moléculas que incluían triterpenos, diterpenos y flavonoides, incluida una molécula previamente desconocida que se denominó elarinacina.
El grupo continúa su trabajo para descifrar otras moléculas producidas por los grupos de genes y comprender cómo contribuyen a la protección del trigo contra plagas y enfermedades.
El trigo es uno de los cultivos de cereales más importantes y proporciona una quinta parte de las calorías consumidas por los seres humanos en todo el mundo. A pesar de su importancia agrícola, se sabe poco sobre las sustancias químicas que produce el trigo en respuesta a los ataques de plagas y patógenos.
Saber que las vías genéticas producen ciertas sustancias químicas útiles significa que estas combinaciones de genes podrían convertirse en variedades de trigo para hacerlas más resistentes a las enfermedades en un momento en que el cambio climático está haciendo que esto sea un problema mayor.
El estudio que aparece en la revista PNAS también encontró que Brachypodium distachyon, una hierba silvestre pariente del trigo, contenía una variación inducida por patógenos del grupo de ellarinacina, que produce un compuesto estructuralmente similar, la braquinacina.
El documento destaca el comienzo de una nueva dirección significativa para la investigación del trigo, explica el Dr. Polturak.
“Nuestro enfoque basado en la genómica nos ha permitido identificar compuestos que se producen en el trigo solo bajo ciertas condiciones, en este caso, ataque de patógenos. Encontrar estas moléculas mediante el enfoque ‘clásico’ de análisis químico de extractos de trigo sería un desafío”.
La profesora Anne Osbourn, líder de grupo en el Centro John Innes y autora del artículo, dice que “a partir de saber poco sobre los compuestos defensivos del trigo, ahora hemos descubierto seis vías previamente desconocidas para la biosíntesis de compuestos defensivos en el trigo, incluidas sustancias químicas completamente nuevas que no se han informado antes. Nuestro trabajo continúa, para investigar qué hacen estas moléculas en el trigo, cómo contribuyen a la defensa contra los patógenos y cómo se regula toda la red de grupos de genes inducidos por patógenos”.
