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Identificación del atrayente de nematodos parásitos de las plantas

Identificación del atrayente de nematodos parásitos de las plantas
A: Nematodos atraídos por una linaza BC: (Arriba) Pruebas de atracción de nematodos usando exudado de semillas de 0 (B) y 16 (C) horas de imbibición. Después de beber durante 16 horas, se observó actividad de atracción de nematodos (colonia blanca). BC: (Abajo) Prueba de tinción de los componentes de la pared celular de la semilla después de 0 (B) y 16 (C) horas de imbibición. Se libera una gran cantidad de componentes de la pared celular después de 16 horas de imbibición. Fig. 1 de (Tsai, A., et. Al., Science Advances, 2021) bajo CC BY-NC 4.0 / Editado: estas imágenes son partes de la imagen original seleccionada para este comunicado de prensa. Crédito: Universidad de Kumamoto

Una colaboración de investigación con sede en la Universidad de Kumamoto, Japón, se ha convertido en la primera en purificar e identificar con éxito un atrayente para los nematodos de los nudos de las raíces que infectan los cultivos a partir de las semillas de lino. 


por la Universidad de Kumamoto


Sus experimentos revelaron que el rhamnogalacturonan-I (RG-I), un componente de la pared celular de la linaza, puede atraer nematodos agalladores. Los vínculos entre ramnosa y L-galactosa son esenciales para la atracción.

Los nematodos parásitos de las plantas son una de las muchas plagas agrícolas conocidas. Son parásitos que infectan las raíces de las plantas y forman sitios de alimentación conocidos como «nudos de raíz» para reproducirse. Las plantas muy infestadas no absorben el agua y las sales inorgánicas de manera eficiente, lo que provoca un retraso en el crecimiento o incluso la muerte. El daño agrícola causado por los nematodos ha causado grandes preocupaciones en todo el mundo. Se ha estimado que el nivel de daño agrícola asociado con los nematodos es de varios cientos de miles de millones de dólares estadounidenses por año en todo el mundo.

Los enfoques actuales de tratamiento de nematodos, como los pesticidas y la fumigación del suelo, han sido muy efectivos para reducir el daño a los cultivos, ya que tienen como objetivo matar los nematodos directamente en el suelo. Sin embargo, el costo de los pesticidas y la fumigación del suelo se ha convertido en una carga financiera importante para los agricultores. Además, los pesticidas y la fumigación pueden causar un daño significativo a la salud y al medio ambiente, ya que se sabe que los pesticidas perturban el equilibrio del microbioma del suelo. Por lo tanto, el desarrollo de enfoques de control de nematodos que no dañen el medio ambiente sería ideal.

Se han realizado muchos intentos para identificar los atrayentes de nematodos liberados por plantas hospedadoras sin éxito. Una de las razones parece ser la incapacidad de recolectar grandes cantidades de exudados radiculares para purificar cantidades suficientes de atrayentes para su identificación. Además, la falta de métodos de cultivo de nematodos a gran escala también limita la capacidad de realizar ensayos de detección de atrayentes.

Identificación del atrayente de nematodos parásitos de las plantas
Arriba: el enlace ramnosa-L-galactosa (círculo negro) es esencial para la atracción de nematodos. Abajo: el disacárido de ramnosa-L-galactosa representa el fragmento de RG-I más pequeño que puede atraer nematodos. Fig. 2B y 4A (1) de (Tsai, A., et. Al., Science Advances, 2021) bajo CC BY-NC 4.0 / Editado: estas imágenes son partes de la imagen original seleccionada para este comunicado de prensa. Crédito: Universidad de Kumamoto

La colaboración de investigación en la Universidad de Kumamoto ha estado trabajando para identificar atrayentes de nematodos como un medio para desarrollar dispositivos de captura de nematodos. Anteriormente, el grupo de investigación desarrolló con éxito un método para cultivar nematodos en condiciones de laboratorio. Recientemente, descubrieron que las semillas de lino contienen un nuevo atrayente de nematodos. Las semillas de lino están fácilmente disponibles y se pueden cultivar en grandes cantidades, lo que las convierte en una fuente ideal para purificar el atrayente. Ahora, utilizando una serie de pasos de purificación cromatográfica, los investigadores aislaron con éxito un atrayente de nematodos de los exudados de semillas de lino.

El grupo de investigación examinó el atrayente purificado y descubrió que consta de polisacáridos de la pared celular. Se descubrió que su estructura se asemeja al ramnogalacturonano-I con residuos alternos de ramnosa y ácido galacturónico como columna vertebral, y monómeros de galactosa y fucosa como cadenas laterales que decoran la columna vertebral RG.

Investigaciones posteriores revelaron que las cadenas laterales de L-galactosa son críticas para la atracción de nematodos. Curiosamente, mientras que la D-galactosa se encuentra comúnmente en las paredes celulares de las plantas, la L-galactosa es comparativamente rara, siendo las semillas de lino una fuente excepcionalmente buena. Los investigadores creen que la preferencia única de los nematodos por la L-galactosa sugiere que poseen un mecanismo de reconocimiento sofisticado capaz de distinguir pequeñas diferencias moleculares de las moléculas atrayentes. Los investigadores confirmaron además que el disacárido sintético de L-galactosa ligado a ramnosa es suficiente para atraer nematodos. Es probable que estos azúcares no se utilicen como fuente de nutrientes para los nematodos, sino estrictamente como atrayentes.

«Utilizando el atrayente de nematodos descubierto en nuestro estudio, ahora estamos un paso más cerca de desarrollar un dispositivo funcional para atrapar nematodos», dijo el profesor Shinichiro Sawa, quien dirigió el estudio. «Dado que este atrayente es un producto vegetal natural y no contiene agentes nematocidas, es posible que pueda eludir el proceso de registro de plaguicidas. Además, creemos que es poco probable que el atrayente de nematodos de esta investigación tenga un impacto negativo en el medio ambiente o la salud humana, y tiene el potencial de contribuir a una agricultura sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Esperamos que nuestro trabajo inspire innovaciones novedosas para el sector agrícola «.

Esta investigación se publicó en Science Advances el 2 de julio de 2021.



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