Un gen descubierto por un equipo de científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y de la Universidad de Purdue podría ayudar a fortalecer las defensas del sorgo contra la antracnosis, una enfermedad de los cultivos de cereales que puede causar pérdidas de rendimiento de hasta un 50 por ciento.
por Jan Suszkiw, Departamento de Agricultura de los Estados Unidos
El descubrimiento, que se informará en una próxima edición de The Plant Journal , abre la puerta a cultivar cultivares de sorgo resistentes a enfermedades que dependen menos de los fungicidas para protegerlos, reduciendo los costos de producción de los productores y salvaguardando el rendimiento y la calidad del grano, entre otros beneficios. .
El sorgo es el quinto cultivo de grano de cereal más cultivado en todo el mundo y proporciona a los consumidores no solo una fuente de alimentos que contiene 12 nutrientes esenciales , sino también forraje para el ganado y material para bioenergía. Sin embargo, si no se controla con fungicidas u otras medidas, la antracnosis atacará todas las partes de un cultivo susceptible, a menudo formando lesiones rojizas en las hojas y el tallo, además de causar daños en las panículas y las espigas de la planta.
La resistencia a las enfermedades basada en la genética es el enfoque más eficaz y sostenible para combatir la antracnosis en el sorgo. Sin embargo, no se sabe bien cómo funciona realmente esta resistencia en la planta, según Matthew Helm, biólogo molecular investigador de la Unidad de Investigación de Producción de Cultivos y Control de Plagas del ARS en West Lafayette, Indiana. Esa brecha de conocimiento es preocupante debido a la variabilidad genética entre diferentes razas (o tipos) del hongo antracnosis y su potencial para superar los genes de resistencia de un cultivar con el tiempo. Además, la resistencia a la antracnosis puede depender de la temperatura, lo que puede hacer que un cultivo de sorgo sea vulnerable a la infección si las temperaturas superan cierto umbral.
Afortunadamente, Helm y un equipo de científicos de la Universidad de Purdue dirigidos por Demeke Mewa han comenzado a cerrar esta brecha. Identificaron un gen de resistencia a enfermedades que orquesta una serie de respuestas de defensa ante la infección temprana por el hongo de la antracnosis, evitando su propagación al resto de la planta y las espigas.
Además, las plantas de sorgo que portaban el gen de resistencia, conocido como «GEN 2 DE RESISTENCIA A LA ANTRACNOSA» (ARG2), resistieron con éxito al hongo incluso cuando las temperaturas del invernadero aumentaron a 100 grados Fahrenheit (38 grados Celsius). Esta estabilidad de la temperatura podría ser una bendición potencial para las regiones productoras de sorgo del mundo donde las temperaturas de la temporada de crecimiento pueden alcanzar esos niveles.
El equipo también determinó que ARG2 ayuda a producir («codifica») una proteína que se concentra en la membrana plasmática de las células de sorgo resistentes. Allí, actúa como una especie de alerta de intruso activada por ciertas proteínas utilizadas por el hongo antracnosis para infectar la planta.
«Estos resultados mejoran significativamente nuestra comprensión de cómo el sorgo detecta los patógenos fúngicos y abre la puerta para diseñar nuevas resistencias a las enfermedades contra los patógenos vegetales de los granos de cereales», escribe el equipo en un resumen que resume sus hallazgos en el artículo de The Plant Journal .
ARG2 y su proteína no protegen al sorgo de todas las razas de antracnosis. Sin embargo, la combinación de ARG2 con otros genes similares podría ayudar a ampliar esa protección, ya sea a través de métodos de fitomejoramiento convencionales o biotecnológicos. Con el descubrimiento de ARG2, los científicos ahora tienen una clave para desbloquear una comprensión más completa de cómo funcionan los mecanismos de resistencia a la antracnosis y hacer el mejor uso de ellos como una defensa contra enfermedades con la que pueden contar los productores de todo el mundo.
Más información: Demeke B. Mewa et al, ANTRACNOSA RESISTENCIA GENE2 confiere resistencia fúngica en sorgo, The Plant Journal (2022). DOI: 10.1111/tpj.16048
