El compuesto natural ascr#18 preparó la inmunidad vegetal contra bacterias, virus, hongos y oomicetos, con resultados favorables en maíz y soja bajo condiciones de campo
Redactor: Javier Morales O.
Editor: Eduardo Schmitz
Una feromona producida naturalmente por nematodos del suelo puede preparar el sistema inmunitario de las plantas para responder con mayor rapidez y fuerza frente a diferentes patógenos, según una investigación dirigida por científicos del Boyce Thompson Institute, en Estados Unidos, y de la Universidad RWTH de Aquisgrán, en Alemania.
El compuesto, denominado ascarósido 18 o ascr#18, proporcionó protección prolongada contra bacterias, virus, hongos, oomicetos y nematodos sin activar de manera permanente todas las defensas ni frenar visiblemente el crecimiento. Los resultados fueron publicados en la revista Communications Biology.
Los ensayos incluyeron Arabidopsis, tomate, soja, trigo, arroz, maíz y otros cultivos. El tratamiento pudo aplicarse sobre las hojas o mediante la inmersión de las semillas antes de sembrarlas. En pruebas de campo, la aplicación foliar redujo la gravedad de enfermedades fúngicas y mejoró el rendimiento de maíz y soja.
Las plantas reconocen una señal emitida por los nematodos
Los nematodos constituyen un grupo abundante de animales microscópicos presentes en los suelos. Algunas especies cumplen funciones ecológicas beneficiosas, mientras otras parasitan las raíces y ocasionan pérdidas importantes en numerosos cultivos.
Estos organismos producen unas moléculas señalizadoras llamadas ascarósidos. Se trata de glicolípidos sencillos que funcionan como feromonas y regulan diferentes aspectos de su comportamiento y desarrollo.
Debido a que estas señales aparecen de manera constante y específica en los nematodos, los investigadores plantearon que las plantas podían reconocerlas como una advertencia molecular. Trabajos anteriores ya habían mostrado que el ascr#18 activaba indicadores relacionados con la defensa vegetal.
El nuevo estudio estableció que la respuesta no consiste en mantener una alarma inmunitaria completa. La planta conserva el compuesto como una señal de preparación y activa sus defensas con mayor intensidad cuando posteriormente encuentra un patógeno.
Este mecanismo complementa otras investigaciones sobre cómo las plantas regulan molecularmente su respuesta frente a las infecciones. En ambos casos, la resistencia depende de que las células reconozcan una señal y movilicen genes defensivos en el momento adecuado.
El cebado inmunitario evita un gasto permanente de energía
Una respuesta inmunitaria completa tiene un coste para las plantas. La energía y los nutrientes destinados a combatir una infección dejan de estar disponibles temporalmente para el crecimiento, la formación de raíces, la floración o el llenado de granos.
El ascr#18 produjo un fenómeno conocido como cebado o preparación inmunitaria. En lugar de desencadenar de inmediato todas las defensas, colocó a las plantas en un estado de vigilancia que permitió reaccionar con mayor rapidez después del ataque.
En Arabidopsis, la activación de varios genes inmunitarios después de una infección bacteriana fue entre dos y seis veces más fuerte en las plantas tratadas previamente con ascr#18. El compuesto por sí solo no generó esa expresión intensa antes de que apareciera la amenaza.
La diferencia es relevante para la producción agrícola. Algunos inductores de resistencia pueden proteger frente a enfermedades, pero también reducir el desarrollo si mantienen las defensas activadas durante demasiado tiempo. En los experimentos descritos, el ascr#18 preparó la respuesta sin mostrar ese intercambio perjudicial entre inmunidad y crecimiento.
La búsqueda de este equilibrio también aparece en investigaciones sobre la proteína CDK8 y la reorganización de las defensas vegetales, donde la planta necesita enfrentar una amenaza sin comprometer innecesariamente su capacidad productiva.
El compuesto modificó el acceso a genes defensivos
Los investigadores encontraron que el cebado inmunitario estaba relacionado con cambios en la cromatina, la estructura que organiza el ADN dentro de las células. Después del tratamiento, las regiones reguladoras de varios genes de defensa quedaron en un estado más abierto y accesible.
Esta reorganización permite que la maquinaria encargada de leer el ADN alcance los genes con mayor facilidad cuando la planta detecta una infección. El resultado no es una defensa permanentemente encendida, sino una capacidad de respuesta más rápida y potente.
El receptor NILR1 fue necesario para reconocer la feromona y producir el efecto. En plantas mutantes de Arabidopsis que carecían de una versión funcional de este receptor, el ascr#18 no reforzó adecuadamente la expresión de los genes defensivos ni la respuesta de especies reactivas de oxígeno.
Estos resultados sitúan al ascr#18 dentro de una red de percepción comparable con otros sistemas de alarma vegetal. La importancia de los receptores también ha sido observada en estudios sobre receptores inmunitarios diseñados para proteger cultivos frente a virus, bacterias, hongos y oomicetos.
El tratamiento de semillas mantuvo la protección
La inmersión de semillas de Arabidopsis en una solución de ascr#18 durante 24 horas fue suficiente para preparar las defensas de las plantas adultas. Cinco semanas después de la siembra, los ejemplares tratados respondieron con una expresión inmunitaria superior cuando fueron expuestos a la bacteria Pseudomonas syringae.
En soja inoculada posteriormente con Phytophthora sojae, aproximadamente el 85 % de las plantas procedentes de semillas tratadas sobrevivió entre los seis y ocho días posteriores a la infección. En el grupo de control sobrevivió cerca del 50 %.
El tratamiento también redujo la acumulación del virus del mosaico de la soja. En las hojas alejadas del punto de inoculación, la propagación viral quedó casi completamente bloqueada bajo las condiciones experimentales.
En trigo, las semillas tratadas produjeron plantas en las que la multiplicación del hongo Rhizoctonia solani disminuyó entre un 80 % y un 90 %. En arroz, una concentración de 10 micromoles redujo la longitud de las lesiones provocadas por Xanthomonas oryzae.
Los resultados apoyan el interés por los tratamientos de semillas como primera barrera sanitaria. La diferencia es que el ascr#18 no actúa directamente como fungicida o bactericida, sino que prepara la capacidad defensiva de la propia planta.
Una protección de amplio espectro sin atacar directamente al patógeno
Los científicos comprobaron que el ascr#18 no frenaba directamente la multiplicación de la bacteria Pseudomonas syringae ni la germinación de esporas del hongo de la roya asiática de la soja. Además, el compuesto se metabolizaba dentro de las plantas y dejaba de detectarse después de uno o dos días.
La protección prolongada no dependió, por tanto, de residuos que continuaran afectando a los microorganismos. Se mantuvo porque la exposición inicial había modificado el estado inmunitario de la planta.
Esta característica podría disminuir la presión directa que favorece la selección de patógenos resistentes. Sin embargo, todavía serán necesarios ensayos prolongados para comprobar cómo responden diferentes poblaciones de microorganismos y cómo se integra la herramienta con fungicidas, variedades resistentes y manejo agronómico.
La estrategia resulta especialmente relevante para la soja, donde los nematodos representan una amenaza económica persistente. La investigación sobre el pangenoma del nematodo del quiste de la soja ha mostrado cómo estas plagas evolucionan y pueden superar fuentes de resistencia genética utilizadas durante años.
Los ensayos de campo mostraron resultados en maíz y soja
El equipo llevó el tratamiento más allá de las cámaras de crecimiento y los invernaderos. Bajo condiciones de campo, la aplicación foliar redujo la gravedad de enfermedades causadas por hongos y mejoró el rendimiento de maíz y soja.
Los autores sostienen que el compuesto es relativamente sencillo de producir, puede aplicarse en concentraciones bajas y requiere una cantidad menor por superficie que otros productos comerciales. Estas características podrían facilitar su incorporación a recubrimientos de semillas o formulaciones foliares.
Parte de los investigadores vinculados con el estudio, incluidos Murli Manohar, Daniel Klessig y Frank Schroeder, son cofundadores de Ascribe Bioscience, una empresa surgida del Boyce Thompson Institute que trabaja en aplicaciones comerciales relacionadas con los ascarósidos. Esta relación debe considerarse al evaluar el desarrollo posterior de la tecnología.
Antes de una adopción generalizada será necesario definir dosis, momentos de aplicación, persistencia, compatibilidad con otros insumos y comportamiento en diferentes climas. También deberán realizarse evaluaciones regulatorias y ambientales para cada formulación y uso propuesto.
La herramienta no sustituye el manejo integrado de enfermedades
El ascr#18 podría convertirse en un complemento para reducir pérdidas y dependencia de determinados productos fitosanitarios, pero los resultados no justifican abandonar las prácticas preventivas disponibles.
La rotación de cultivos, el uso de semillas sanas, las variedades resistentes, el monitoreo, el diagnóstico temprano y la aplicación responsable de controles biológicos o químicos continuarán siendo necesarios. La eficacia de cualquier tratamiento puede variar según el cultivo, el patógeno, el suelo y las condiciones ambientales.
Los autores estiman que las plagas y enfermedades ocasionan pérdidas de hasta el 40 % de los cultivos alimentarios mundiales cada año. Frente a esa presión, preparar la inmunidad vegetal mediante una señal natural ofrece una vía diferente: no eliminar directamente cada amenaza, sino aumentar la capacidad de los cultivos para reconocerla y responder.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Communications Biology
