Investigadores del USDA identificaron y validaron el funcionamiento de Gb3, un gen utilizado durante décadas en el mejoramiento de trigo y capaz de activar defensas naturales frente a diferentes biotipos de esta plaga
Redacción: Redacción Mundo Agropecuario
Editor: Karem Díaz S.
Investigadores del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA-ARS) y varias universidades estadounidenses han identificado con precisión cómo funciona Gb3, un gen que permite al trigo defenderse del pulgón verde o greenbug (Schizaphis graminum), una plaga que afecta al trigo, sorgo y cebada en las Grandes Llanuras de Estados Unidos. El hallazgo fue publicado el 23 de septiembre de 2026 en la revista científica Nature Genetics y divulgado por el USDA-ARS el 2 de octubre.
El avance resulta relevante porque Gb3 lleva más de cuatro décadas incorporado a programas estadounidenses de mejoramiento de trigo, pero hasta ahora no se había caracterizado y validado funcionalmente el mecanismo genético que explica su resistencia. Los investigadores clonaron el gen, comprobaron su actividad mediante plantas transgénicas y experimentos de edición genética y determinaron que activa moléculas defensivas cuando la planta es atacada por el insecto.
El descubrimiento amplía las herramientas disponibles para obtener variedades capaces de soportar plagas con una menor dependencia de tratamientos químicos. El desarrollo de variedades de trigo con resistencia genética frente a insectos ya constituye una de las estrategias empleadas por los programas de mejoramiento para reducir las pérdidas provocadas por determinadas plagas.
Una plaga capaz de causar pérdidas millonarias
El pulgón verde representa una amenaza importante para los cereales cultivados en las Grandes Llanuras estadounidenses. De acuerdo con el USDA-ARS, los brotes graves pueden provocar pérdidas estimadas en alrededor de 100 millones de dólares. El insecto perjudica las plantas mediante su alimentación directa, la liberación de saliva tóxica y la transmisión de enfermedades.
Entre estas últimas destaca el virus del enanismo amarillo de la cebada, que puede ocasionar enanismo, decoloración y necrosis de las hojas, retrasos en el espigado y disminución del rendimiento. Los pulgones constituyen precisamente uno de los grupos de insectos cuya presencia obliga a integrar vigilancia, manejo agronómico, control biológico y resistencia varietal. Entre las alternativas estudiadas para disminuir la dependencia de plaguicidas se encuentran las variedades resistentes y otras estrategias de manejo integrado de plagas.
Los fitomejoradores habían identificado nueve genes de resistencia relacionados con el pulgón verde, pero no conocían con detalle cómo actuaban. El primero de ellos, Gb1, fue descubierto en la década de 1950. Gb3 adquirió posteriormente especial importancia al ser incorporado ampliamente en cultivares estadounidenses de trigo panificable como TAM110, TAM112 y TAM204.
Gb3 activa las defensas naturales del trigo
El estudio encabezado por Dhondup Lhamo, Jianqiang Shen y otros investigadores determinó que Gb3 codifica una proteína intracelular con una configuración de quinasa-pseudoquinasa y un dominio similar a MAP3K. El gen fue introducido originalmente en variedades cultivadas a partir de Aegilops tauschii, un pariente silvestre del trigo que constituye una importante reserva de diversidad genética.
La utilización de especies silvestres para incorporar resistencia no es un enfoque aislado. Investigaciones anteriores han mostrado que los parientes silvestres del trigo contienen diversidad genética útil para desarrollar nuevas variedades resistentes a enfermedades, plagas y otras presiones que afectan la producción agrícola.
Para demostrar que Gb3 era responsable de la resistencia, los científicos introdujeron el gen en plantas de la variedad susceptible Fielder. Las líneas que recibieron Gb3 mostraron resistencia frente a los ocho biotipos de pulgón verde evaluados en esos ensayos, mientras que las plantas susceptibles utilizadas como controles no presentaron esa protección.
Los investigadores realizaron además el experimento inverso. Mediante CRISPR-Cas9 desactivaron Gb3 en plantas de TAM112, una variedad que posee el gen de manera natural. Las líneas modificadas perdieron la resistencia frente a cuatro de los cinco biotipos evaluados en esa etapa del estudio, aportando una segunda evidencia funcional sobre el papel de Gb3.
El trigo resistente produce compuestos defensivos
Los análisis transcriptómicos y metabolómicos permitieron observar qué ocurre después de que los pulgones comienzan a alimentarse. En las plantas susceptibles se produjo una respuesta prolongada relacionada con estrés oxidativo. En cambio, las plantas resistentes portadoras de Gb3 activaron procesos vinculados con las defensas vegetales, incluidas respuestas relacionadas con ácido salicílico, ácido abscísico y posteriormente señalización mediante ácido jasmónico.
Uno de los mecanismos destacados fue la producción de oxilipinas, moléculas naturales involucradas en las respuestas de las plantas frente al estrés y las agresiones externas. Conforme avanzó la infestación, Gb3 también promovió la expresión de genes relacionados con fotosíntesis, flavonoides, terpenoides, respuesta a heridas y transporte de lípidos y aminoácidos.
El resultado proporciona información que puede utilizarse para seleccionar plantas resistentes de una manera más dirigida. El estudio también desarrolló un marcador diagnóstico mediante PCR que permite distinguir variedades TAM resistentes y susceptibles detectando la presencia o ausencia de Gb3.
Un gen con décadas de uso que ahora puede rastrearse mejor
Los análisis genéticos mostraron que Gb3 está presente en el 100 % de las accesiones resistentes de Aegilops tauschii estudiadas y ausente en el 98 % de las susceptibles. Los científicos también determinaron que seis genes de resistencia que anteriormente habían sido considerados diferentes en el cromosoma 7D corresponden al mismo locus genético.
Gb3 posee además una larga trayectoria agrícola. De acuerdo con el trabajo publicado en Nature Genetics, ha sido utilizado durante más de 40 años en programas estadounidenses de mejoramiento y ofrece resistencia frente a 26 de los 47 biotipos de pulgón verde examinados previamente. Esto no significa que proporcione protección universal frente a todas las poblaciones de la plaga, una limitación importante para el diseño de variedades duraderas.
La combinación de varios mecanismos de resistencia constituye precisamente una de las líneas de trabajo del mejoramiento moderno. En otros problemas sanitarios del cereal, los científicos también han identificado genes y variedades de trigo capaces de resistir enfermedades como la roya amarilla, mientras que programas internacionales están integrando información genética y ensayos de campo para acelerar la selección.
Ese trabajo se extiende actualmente a regiones productoras con diferentes condiciones ambientales. En África, por ejemplo, especialistas de varios países están utilizando herramientas genéticas y plataformas de datos para fortalecer los programas de mejoramiento de trigo resistente a enfermedades y responder con mayor rapidez a las amenazas que afectan los cultivos.
Una herramienta para acelerar el mejoramiento frente a plagas
La caracterización de Gb3 no significa que los agricultores dispongan de una nueva variedad comercial inmediata ni que el gen elimine por sí solo la necesidad de controlar el pulgón verde. Su importancia reside en que los mejoradores conocen ahora con mayor precisión el mecanismo responsable de una resistencia que ya ha demostrado utilidad agronómica y disponen de marcadores para seguirla durante los procesos de selección.
Los autores consideran que el descubrimiento proporciona además una base para investigar con mayor profundidad cómo las plantas detectan los ataques de insectos y activan sus sistemas defensivos. La identificación de variantes funcionales de Gb3 en otras especies de Aegilops amplía asimismo el reservorio genético que podría aprovecharse en futuros programas de mejoramiento.
Para los productores de cereales, este tipo de resistencia genética representa una herramienta complementaria dentro del manejo integrado de plagas. La posibilidad de seleccionar variedades que dificulten el establecimiento y daño de los pulgones puede contribuir a reducir pérdidas y disminuir la necesidad de intervenciones químicas, aunque su eficacia dependerá de los biotipos presentes, las condiciones locales y la evolución de las poblaciones del insecto.
Fuentes referenciales:
Nature Genetics – Gb3 encodes a unique kinase fusion protein conferring greenbug resistance in wheat
USDA Agricultural Research Service – Unlocking Wheat’s Natural Defenses Against Greenbugs
