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El descubrimiento de una pista química puede llevar a resolver el misterio de la pudrición de la mazorca negra del cacao

El descubrimiento de una pista química puede llevar a resolver el misterio de la pudrición de la mazorca negra del cacao
Los investigadores han creado un protocolo de recolección de muestras optimizado que solo requiere un disco de una sola hoja. Los discos de las hojas se conservan en un disolvente que evita la degradación de la clovamida, lo que permite realizar muestreos a gran escala en invernaderos y campos sin necesidad de refrigeración. Ben Knollenberg / Penn State

El hallazgo de niveles relativamente altos del compuesto antimicrobiano clovamida en las hojas de una cepa de cacao resistente a enfermedades tiene implicaciones significativas para la reproducción de árboles que pueden tolerar la pudrición de la mazorca negra, según investigadores de Penn State que realizaron un estudio novedoso.


por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania


El descubrimiento es significativo porque esta enfermedad fúngica es un problema grave en todas las áreas del mundo donde se cultiva el cacao , señaló el investigador Mark Guiltinan, profesor de botánica hortícola J. Franklin Styer y profesor de biología molecular vegetal en la Facultad de Ciencias Agrícolas. La pudrición de la mazorca negra, causada por el hongo Phytophthora, causa pérdidas de mazorcas de hasta un 30% y mata hasta un 10% de los árboles anualmente.

«Esta es la primera vez que se ha implicado a la clovamida en la resistencia del cacao a los patógenos, y el método innovador que usamos para medir el compuesto en las hojas podría tener un gran impacto en la búsqueda para desarrollar variedades de cacao altamente productivas y resistentes a las enfermedades». «Dijo Guiltinan. «Pero estos resultados también pueden tener consecuencias para el avance de la resistencia a las enfermedades en otras especies de plantas «.

En el estudio, se encontró que las hojas de una variedad de cacao conocida como «Scavina 6», que es tolerante al hongo que causa la pudrición de la mazorca negra, acumulan niveles dramáticamente más altos de clovamida y varios otros metabolitos que se sabe que están involucrados en las respuestas al estrés. en comparación con una cepa de cacao susceptible, «Imperial College Selection 1.» La clovamida fue el compuesto más abundante en los extractos de hojas de Scavina 6, con concentraciones hasta 58 veces más altas que en el Imperial College Selection 1.

El descubrimiento de una pista química puede llevar a resolver el misterio de la pudrición de la mazorca negra del cacao
La enfermedad fúngica de la pudrición de la mazorca negra, que se muestra aquí en las mazorcas de semillas de cacao, es un problema grave en todas las áreas del mundo donde se cultiva. Causada por el hongo Phytophthora, la pudrición de la mazorca negra provoca pérdidas de mazorcas de hasta un 30% y mata hasta un 10% de los árboles anualmente. Crédito: Plantvillage, Penn State

Los investigadores descubrieron esta diferencia dramática en la acumulación de clovamida al comparar la abundancia de cientos de metabolitos especializados en las dos cepas de cacao utilizando cromatografía líquida y espectrometría de masas en tándem en la Instalación de Metabolómica de Penn State, parte de los Institutos Huck de Ciencias de la Vida.

«Estos resultados apuntaron a la clovamida como un contribuyente potencial a la resistencia a las enfermedades, y las pruebas de laboratorio respaldaron esta corazonada», dijo Guiltinan.

Los ensayos de laboratorio demostraron que el compuesto inhibe el crecimiento de tres patógenos del cacao en el género Phytophthora. Además, en otro experimento, la clovamida inhibió la actividad de las enzimas proteinasa y pectinasa, que se sabe que destruyen las paredes celulares de las plantas. Con base en esta evidencia, es probable que la clovamida evite la capacidad de los patógenos para romper las paredes celulares mientras mata y digiere el tejido vegetal, dijeron los investigadores.

Los hallazgos del estudio, publicados hoy (23 de diciembre) en Frontiers in Plant Science, prometen mejorar los esfuerzos de fitomejoramiento para desarrollar variedades de cacao altamente productivas que puedan resistir la aparición de la pudrición de la mazorca negra, sugirió el investigador principal Ben Knollenberg. Un erudito postdoctoral en ciencias de las plantas en Penn State, dijo que el método que los investigadores usaron para medir los niveles de clovamida en las hojas podría agilizar y condensar en gran medida el proceso de reproducción.

El descubrimiento de una pista química puede llevar a resolver el misterio de la pudrición de la mazorca negra del cacao
Trabajando con colaboradores en el centro de investigación de cacao de Brasil CEPLAC (Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira), los investigadores están midiendo el contenido de clovamida en las poblaciones de árboles de cacao existentes. El objetivo de este trabajo es ver qué tan bien se correlaciona el contenido de clovamida con la resistencia a las enfermedades en un entorno de campo. Crédito: Ben Knollenberg / Penn State

«La cepa Scavina 6 se ha utilizado como progenitor en programas de mejoramiento de cacao durante décadas, pero no ha quedado claro por qué es resistente a la pudrición de la mazorca negra, lo que dificulta el mejoramiento por resistencia», dijo. «Los obtentores cruzan Scavina 6 con variedades de mayor rendimiento, por ejemplo, y obtienen un montón de semillas o descendientes, que pueden o no haber heredado la resistencia a las enfermedades. La evaluación de la resistencia a las enfermedades de esta nueva generación de árboles requiere años de crecimiento y mediciones en ensayos de campo, lo que requiere tierra, mano de obra y dinero «.

Si los criadores pueden detectar el contenido de clovamida en las hojas cuando los árboles son solo plántulas en el invernadero, pueden eliminar los árboles que carecen del rasgo antes de trasplantar las plántulas al campo, señaló Knollenberg. Esto aumentará las posibilidades de obtener variedades resistentes a enfermedades y reducirá los recursos necesarios para el mejoramiento del cacao.

«Se trata esencialmente de ‘selección asistida por marcadores’, que normalmente emplea marcadores basados ​​en secuencias de ADN, pero en este caso, implica un rasgo químico o un ‘marcador metabólico'», dijo.

Los investigadores esperan que el uso de clovamida como marcador de resistencia se convierta en una herramienta útil en los programas de mejoramiento del cacao, lo que sería especialmente bienvenido porque gran parte del cruce de árboles de cacao se realiza en países que no cuentan con programas de mejoramiento bien financiados.

«Creemos que esto acelerará la reproducción y la hará más eficiente para que los criadores puedan desarrollar variedades resistentes más rápidamente», dijo Knollenberg. «Por ejemplo, en lugar de cultivar 1000 árboles para evaluar la resistencia, con la capacidad de medir la abundancia relativa de clovamida en los tejidos de las hojas, podrían cultivar sólo los 100 árboles con mayor clovamida «.


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