Agricultura Cultivos y Semillas Estados Unidos

Factores complejos pueden impulsar la aparición y evolución de patógenos de plantas


Para muchos de nosotros, los abundantes cultivos de calabacines y pepinos evocan los días sofocantes del verano, mientras que las calabazas y las calabazas decoran nuestras mesas festivas durante el otoño. 


Matt Shipman, Universidad Estatal de Carolina del Norte

Sin embargo, estas frutas y verduras icónicas, conocidas colectivamente como cucurbitáceas, también pueden ayudarnos a comprender la propagación de enfermedades de las plantas que representan un riesgo importante para los cultivos.

Recientemente, dirigí un estudio que usó especies de cultivos de dos géneros de plantas estrechamente relacionadas que pertenecen a la familia Cucurbitaceae: calabacín, calabaza y calabaza, que son todas del mismo género (Cucurbita) y son nativas de América, así como pepino y melón, que ambos pertenecen a un género (Cucumis) que es originalmente de origen euroasiático. Utilicé estas plantas de cultivo de cucurbitáceas, nativas e estrechamente relacionadas, como un sistema modelo para entender cómo y por qué emergen los patógenos de las plantas.

Para este estudio, recolecté 88 muestras de Erwinia tracheiphila de estos dos géneros de plantas hospedadoras en el este de los Estados Unidos y secuenciar todos sus genomas completos. E. tracheiphila es un patógeno que causa el marchitamiento bacteriano en estas especies de cucurbitáceas, lo que genera decenas de millones de dólares en pérdidas de cultivos y costos de prevención para los agricultores de los EE. UU. Cada año. Sin embargo, la falta de conocimiento básico sobre este patógeno significa que hay pocos métodos de control disponibles para los agricultores.

El genoma de E. tracheiphila es como el monstruo de Frankenstein: reúne una gran cantidad de diferentes genes y ADN de diferentes fuentes, lo que sugiere que recientemente ha sufrido cambios dramáticos. También hubo muy poca diferencia genética entre los genomas de las 88 muestras diferentes. A partir de estos datos genómicos, determiné que E. tracheiphila evolucionó como un patógeno recientemente.

Mis colegas y yo también encontramos tres linajes bacterianos distintos. Sorprendentemente, también encontramos que los pepinos son la única planta hospedadora susceptible a los tres linajes, y la especie de planta hospedadora más susceptible en general. Esto es notable porque, mientras que la calabaza y el calabacín son nativos del este de América del Norte y han estado presentes en toda América durante millones de años, los pepinos y el melón solo se introdujeron en América del Norte después de la colonización europea en ~ 1500. Esto sugiere firmemente que la introducción de una planta de cultivo extraña, seguida de un cultivo generalizado en el este de América del Norte, provocó inadvertidamente la aparición de un nuevo patógeno para plantas muy dañino .

Nuestros hallazgos sugieren que la forma en que se cultivan los cucurbitáceas, especialmente los pepinos introducidos, en monocultivos intensivos, combinados con el clima local, contribuyó a crear un nuevo nicho ecológico en el que surgió este nuevo patógeno bacteriano.

Este conjunto de circunstancias nos brinda una oportunidad emocionante: dado que la temperatura en el este de los Estados Unidos es el único lugar en el mundo donde se produce este patógeno, podemos analizar la información de las secuencias del genoma del patógeno bacteriano, por qué el clima local y las prácticas agrícolas han impulsado La aparición, persistencia y evolución de este patógeno agrícola.

Esto puede darnos información importante, ya que las prácticas más modernas de monocultivo en América del Norte parecen ser un contribuyente importante a este brote específico de enfermedad vegetal. El monocultivo se refiere al crecimiento intenso de grandes poblaciones de las mismas especies de plantas hospedadoras, en lugar de cultivar múltiples cultivos en el mismo campo, como es el caso de los antiguos sistemas de cultivo de policultivos de milpa mexicana.

Para poner esto en términos históricos que pueden ser más familiares, E. tracheiphila tiene notables paralelos con el patógeno de la Plaga Negra Yersinia pestis, que mató a la mitad de la población de Europa en la Edad Media. Tanto E. tracheiphila como Y. pestis muestran cambios dramáticos similares en sus genomas. Estos cambios permitieron que ambos patógenos emergieran en poblaciones de hospedadores genéticamente similares, grandes y densas: humanos en el caso de Y. pestis y cucurbitáceas en el caso de E. tracheiphila .

La reciente aparición de E. tracheiphila es un problema a nivel de paisaje, y no puede ser resuelta por los agricultores individuales. Nuestra investigación muestra que nuestras prácticas agrícolas modernas, aunque producen rendimientos inimaginablemente altos, también tienen susceptibilidades no anticipadas a los patógenos microbianos. Este resultado debería darnos una pausa y motivarnos a pensar mucho más sobre cómo proteger estructuralmente nuestros sistemas agrícolas, a nivel de paisaje, de patógenos como E. tracheiphila en el futuro.

Más información: Lori R. Shapiro et al, una planta de cultivo introducida está impulsando la diversificación del patógeno bacteriano virulento Erwinia tracheiphila, mBio (2018). DOI: 10.1128 / mBio.01307-18 

Referencia del diario: mBio  

Proporcionado por: North Carolina State University


Leer más


Deja un comentario

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