La demostración de que una proteína reguladora vinculada a las respuestas al estrés en las plantas también sirve como un interruptor maestro para la inmunidad contra patógenos podría ayudar a los mejoradores a desarrollar cultivos más resistentes a las plagas y al clima.
por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah
El descubrimiento liderado por KAUST sugiere que, en lugar de centrarse en las señales inmunitarias individuales involucradas en las defensas de las plantas , los científicos agrícolas que buscan implementar estrategias sostenibles de protección de cultivos podrían simplemente centrar sus esfuerzos en esta proteína de suma importancia .
“La identificación de OXI1 como un único interruptor molecular de inmunidad ofrece una serie de grandes ventajas en el mejoramiento molecular”, dice el líder del estudio, Heribert Hirt, profesor de ciencias de las plantas en KAUST.
El hallazgo de Hirt tardó casi dos décadas en hacerse. En 2004, él y sus colegas identificaron por primera vez un gen llamado OXI1, abreviatura de 1 quinasa inducible por señales oxidativas, que era fundamental para las respuestas de las plantas frente al estrés ambiental.
Durante los siguientes 18 años, Hirt y otros conectaron OXI1 con varios aspectos de la inmunidad y el crecimiento de las plantas, pero no estaba del todo claro cómo la proteína ejercía sus efectos biológicos. Y aunque los científicos habían detallado las formas en que tres metabolitos clave relacionados con el sistema inmunitario ( ácido salicílico (SA), ácido N-hidroxi pipecólico (NHP) y camalexina) contribuyen a las defensas de los patógenos, se desconocía su conexión con la señalización de OXI1.
Hirt y Anamika Rawat, una becaria de investigación postdoctoral en su laboratorio, conectaron los puntos. Los investigadores crearon formas mutantes de plantas de Arabidopsis que carecían de la función OXI1 o tenían una expresión elevada de la proteína reguladora . Junto con colaboradores en Alemania y Francia, luego perfilaron de manera integral los patrones de actividad genética, la abundancia de proteínas y los niveles de metabolitos en estas plantas.
Colectivamente, los investigadores mostraron cómo OXI1 activa un puñado de genes que promueven la síntesis de SA, NHP y camalexina. La acumulación de estas tres moléculas promotoras del sistema inmunológico confiere una mayor protección contra los patógenos de las plantas .
Pero la inmunidad adicional provocada por la actividad de OXI1 tiene un costo: hace que las plantas atrofiadas muestren una mayor propensión a la muerte celular. Las plantas con niveles más bajos de OXI1, aunque más susceptibles a la infección por plagas bacterianas y fúngicas, tienden a crecer más, con una maquinaria fotosintética más activa.
Por lo tanto, los desarrolladores de cultivos tendrán que encontrar el equilibrio adecuado de actividad OXI1 para sus aplicaciones agrícolas. Como proteína quinasa , OXI1 debería poder manipularse, señala Hirt.
Ya hay docenas de fármacos de molécula pequeña dirigidos a cinasas de uso generalizado en la medicina humana. El conocimiento obtenido del desarrollo de esos agentes, dice, ahora debería usarse en el descubrimiento de moduladores OXI1 para la mejora de cultivos.
Los hallazgos del grupo se publican en New Phytologist .
Más información: Anamika A. Rawat et al, OXIDATIVE SIGNAL‐INDUCIBLE1 induce la inmunidad mediante la coordinación de la síntesis de ácido N‐hidroxipipecólico, ácido salicílico y camalexina, New Phytologist (2022). DOI: 10.1111/nph.18592
