La roya del tallo del trigo recibe su nombre de las manchas similares al óxido que aparecen en las plantas infectadas. Esta enfermedad ha provocado repetidamente malas cosechas del cultivo más importante y hambrunas, pero ahora encontrará una forma de contrarrestar la amenaza.
Un nuevo estudio publicado en la revista Science por un equipo de científicos de los cinco continentes dirigido por el profesor asociado Brande Wulff de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) informa sobre un evento molecular previamente desconocido que inicia la respuesta inmune a una grave enfermedad del trigo. Los hallazgos del estudio sugieren estrategias para mejorar el cultivo de trigo que tenga una inmunidad más fuerte contra las infecciones.
Como alimento básico para miles de millones de personas y fuente importante de alimento animal, el trigo es uno de los productos alimenticios más importantes del mundo. Una mala cosecha de trigo es una tragedia grave que afecta no sólo los ingresos de los agricultores sino también la salud de las personas. Esto explica por qué una pandemia de roya del tallo del trigo podría ser tan devastadora como una pandemia de enfermedad humana.
El cambio climático está provocando la aparición de roya del tallo del trigo en lugares nunca antes vistos. Necesitamos estudiar más la inmunidad de las plantas para desarrollar tecnologías que protejan valiosos cultivos alimentarios, afirmó Wolfe.
Al igual que los animales, las plantas tienen sistemas inmunes, pero son muy diferentes.
Los vertebrados, incluidos los humanos, dependen de las células sanguíneas para su inmunidad. Estas células secretan ciertos tipos de proteínas que se unen al patógeno y lo matan.
Al carecer de un sistema circulatorio, las plantas han desarrollado un enfoque inmunológico diferente, pero igualmente efectivo. El desafío es comprender las reacciones moleculares específicas que conducen a la muerte de la planta y, por tanto, a su supervivencia cuando un patógeno la invade.
Este estudio revela los primeros eventos moleculares que ocurren dentro de las células vegetales en respuesta a la roya del tallo, un hongo que recibe su nombre por las pústulas anaranjadas que produce en los tallos y las hojas cuando se infecta. Históricamente, la roya del tallo ha sido la causa de muchas hambrunas. Aunque las prácticas agrícolas han dado como resultado trigo resistente, un brote repentino de roya del tallo puede devastar el cultivo.
La respuesta inmune comienza cuando la roya del tallo interactúa con un tipo específico de proteína conocida como «quinasas tándem». Las quinasas son moléculas versátiles que también funcionan en la inmunología humana, promoviendo la captación de glucosa, la formación de vasos sanguíneos, el desarrollo del sistema nervioso y más. Las quinasas en tándem reciben su nombre porque están asociadas físicamente entre sí. También son conocidos por su papel en la inmunidad de las plantas.
Si bien su importancia en la inmunidad a la roya del tallo no es inesperada, el estudio muestra que las reacciones moleculares iniciales llevadas a cabo por las quinasas en tándem desencadenan la respuesta inmune. Esta respuesta finalmente mata la célula al privar al patógeno de los nutrientes que extrae parasitariamente. De esta manera, el patógeno no puede multiplicarse e infectar más células, sino que muere junto con su huésped enfermo.
En ausencia de un patógeno, las quinasas en tándem se unen entre sí, casi como esposas, volviéndose inactivas. Sin embargo, cuando un patógeno se une a una de las quinasas, en realidad desbloquea las cadenas y libera a la otra quinasa para que active la respuesta inmunitaria. Este mecanismo nunca se ha observado antes y ofrece información sobre formas de diseñar trigo que tenga mayor resistencia a enfermedades amenazantes.
Al conservar evolutivamente el mecanismo inmune en los cultivos de cereales contra otros patógenos, el estudio proporciona una base para fortalecer la resistencia de los cereales a muchas enfermedades.
La mayoría de los países consideran el trigo un componente fundamental de su política agrícola y de seguridad alimentaria. Cuanto mejor comprendamos cómo responde el trigo a los patógenos, mejor podremos alimentar de forma sostenible a la creciente población mundial, afirmó Wolfe.
La facilidad de cultivo, almacenamiento y procesamiento, así como su valor nutricional, han hecho del trigo el cultivo más producido y comercializado del mundo. En los últimos diez años se han cultivado anualmente más de 750 millones de toneladas. En cambio, el arroz, otro alimento básico, apenas superó los 500 millones de toneladas en el mismo período.
Wolfe también es copresidente del Centro de Excelencia para la Seguridad Alimentaria Sostenible. El centro realiza investigaciones para mejorar la producción sostenible de alimentos, especialmente en condiciones secas.
Fuente: Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah.
