Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

El patógeno fúngico desactiva el mecanismo de defensa de la planta


Las plantas de col se defienden de los herbívoros y patógenos mediante el despliegue de un mecanismo defensivo llamado bomba de aceite de mostaza: cuando se daña el tejido de la planta, se forman isotiocianatos tóxicos y pueden defenderse de los atacantes.


por Max Planck Society


Investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química y de la Universidad de Pretoria ahora han podido demostrar en un nuevo estudio que esta defensa también es efectiva en cierta medida contra el hongo generalizado y perjudicial Sclerotinia sclerotiorum. Sin embargo, el patógeno utiliza al menos dos mecanismos de desintoxicación diferentes que permiten que el hongo se propague con éxito en las plantas defendidas de esta manera. Los productos metabólicos así formados no son tóxicos para el hongo, lo que le permite crecer en estas plantas.

Sclerotinia sclerotiorum es un patógeno fúngico devastador que puede infectar a más de 400 especies de plantas diferentes. El síntoma principal de la enfermedad llamada marchitez de Sclerotinia o moho blanco es la marchitez. También son visibles las esporas de hongos blancas parecidas al algodón que crecen demasiado las hojas y los tallos de las plantas. En la agricultura, el cultivo de colza está particularmente en riesgo. La enfermedad de las plantas puede afectar a otros miembros de la familia del repollo, y también a las papas, las legumbres y las fresas.

Los científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena han estado estudiando durante mucho tiempo los glucosinolatos e isotiocianatos que constituyen el mecanismo especial de defensa de las plantas de la familia del repollo, que incluyen colza, rábanos y mostaza. «Queríamos descubrir cómo los patógenos de plantas exitosos superan la defensa de las plantas y colonizan estas plantas. Por lo tanto, nos preguntamos si los patógenos fúngicos generalizados tienen estrategias para adaptarse a las defensas químicas de las plantas de la familia del repollo», Jingyuan Chen, primer autor de El estudio, explica.

Los investigadores pudieron demostrar experimentalmente que la defensa basada en glucosinolatos es realmente efectiva contra los ataques de hongos. Sin embargo, también descubrieron dos estrategias diferentes del hongo del moho blanco para desintoxicar las sustancias defensivas: la primera es una vía de desintoxicación general que une el glutatión al isotiocianatotoxinas Este tipo de desintoxicación de venenos orgánicos es bastante común en insectos e incluso mamíferos. La segunda y mucho más efectiva forma de hacer que los isotiocianatos sean inofensivos es hidrolizarlos, es decir, escindirlos enzimáticamente con una molécula de agua. Los investigadores querían identificar las enzimas y los genes correspondientes subyacentes a este mecanismo de desintoxicación. Los genes que permiten la desintoxicación exitosa de estas sustancias ya se han descrito en bacterias. Se llaman genes Sax después de los experimentos con la planta modelo Arabidopsis thaliana: supervivencia en los extractos de Arabidopsis.

«Basamos nuestra búsqueda en las conocidas proteínas bacterianas SaxA para seleccionar genes candidatos para futuras investigaciones. Luego probamos si estos genes se expresan en grandes cantidades en hongos expuestos a las toxinas y si la proteína resultante puede hacer que las toxinas sean inofensivas». explica Daniel Vassão, uno de los líderes del estudio. Usando métodos analíticos de alta resolución, los científicos pudieron identificar y cuantificar los metabolitos producidos por el hongo durante la desintoxicación. También utilizaron mutantes del hongo en el que el gen que codifica SaxA había sido eliminado para comparar. Esto reveló que la proteína Sax del hongo del moho blanco es activa contra una variedad de isotiocianatos, lo que le permite colonizar diferentes plantas de la familia del repollo.

Los mutantes que carecen del gen para esta vía de desintoxicación se redujeron drásticamente en su capacidad para tolerar isotiocianatos. «Sin embargo, fue sorprendente ver que estos mutantes aumentaron su vía general de desintoxicación, aunque esto no compensó la mutación», dice Jingyuan Chen. La conjugación de glutatión no puede desintoxicar los isotiocianatos con la misma eficacia que la hidrólisis. Aunque parece ser metabólicamente más costoso para el hongo, esta vía general siempre está presente, ya que ayuda al hongo a desintoxicar una gran variedad de venenos. «Es posible que esta vía general proteja al hongo inicialmente, mientras que la maquinaria requerida para la vía más especializada se ensambla después de una exposición inicial a la toxina y puede hacerse cargo más adelante en la infección», dice Daniel Vassão.

En otros experimentos, los investigadores quieren investigar si otros hongos que infectan con éxito las plantas de la familia del repollo también desintoxican los isotiocianatos a través de la misma vía, y si las especies de hongos no relacionadas también pueden degradar estas toxinas. «Entonces sabremos si esta desintoxicación generalizada se debe a la evolución repetida en hongos que colonizan mostazas, o es una característica que se ha conservado a lo largo del tiempo y, por lo tanto, se encuentra en muchas líneas fúngicas», Jonathan Gershenzon, director del Departamento de Bioquímica donde Se realizó una investigación, concluye.


Leer más


LEAVE A RESPONSE

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Social Media Auto Publish Powered By : XYZScripts.com