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Investigadores fortifican a la reina de los forrajes con defensa contra enfermedades


El ARS y los científicos que colaboran tienen como objetivo proteger las plantas de alfalfa de la enfermedad de la podredumbre de la corona utilizando proteínas antimicrobianas del médico de barril, un pariente cercano del cultivo de leguminosas.


Por Jan Suszkiw


La alfalfa a menudo se llama la «Reina de los forrajes» debido a su alto rendimiento, calidad de alimentación para animales rumiantes, fijación de nitrógeno y hábitat de polinizadores, entre otros servicios ambientales. Pero este miembro real de la familia de las leguminosas no es rival contra la gran cantidad de microbios que causan el complejo de la enfermedad conocido como «podredumbre de la corona».

Los controles químicos no son efectivos contra la pudrición de la corona, y no hay variedades de alfalfa genéticamente resistentes disponibles para los agricultores. Ahora, un equipo de Servicio de Investigación Agrícola ( ARS ), la Universidad de Minnesota ( UM ) y Donald Danforth Plant Science Center ( DDPSC ) científicos está explorando un «sustituto» defensa-uno prestado de un pariente cercano de la cosecha de soya $ 8 mil millones.

Según Debby Samac , un patólogo de plantas que dirige la Unidad de Investigación de Ciencia de las Plantas del ARS en St. Paul, Minnesota, la pudrición de la corona daña las células en la unión de los tallos y las raíces (la «corona») de las plantas de alfalfa, generalmente después de la primera Un par de cosechas. Tales ataques reducen la cantidad de tallos y la capacidad de la planta para almacenar carbohidratos, disminuyendo los rendimientos y la supervivencia en el invierno.

Los fungicidas registrados para su uso en la alfalfa no persisten en las raíces o la corona el tiempo suficiente para prevenir la enfermedad, que ocurre en todos los estados donde el cultivo se cultiva para heno, forraje, alimentación u otros usos.

Los esfuerzos para desarrollar variedades comerciales con resistencia utilizando métodos convencionales de fitomejoramiento se han quedado cortos. Eso, a su vez, ha limitado las opciones de los agricultores para manejar la pudrición de la corona y minimizar sus pérdidas. En ausencia de genes de resistencia de la alfalfa, los científicos dirigieron su atención al barril médico, un pariente parecido al trébol cuyas hojas producen pequeñas proteínas antimicrobianas llamadas defensinas.

Según Samac, quien se asoció con Andrew Sathoff, ex investigador estudiantil de posgrado de la UM ahora en la Universidad Estatal de Dakota, y Siva Velivelli y Dilip Shah, ambos con DDPSC, la alfalfa produce defensinas en semillas, y estas defensinas se han utilizado para proteger las plantas de papa de enfermedades fúngicas Sin embargo, las defensinas de la alfalfa, la espinaca y el tomate que los investigadores probaron no inhibieron el crecimiento de los patógenos de la pudrición de la corona de la alfalfa o tuvieron una actividad limitada. En cambio, necesitaban una defensina que inhibiera muchos patógenos fúngicos y bacterianos, y el barril médico cumplía con los requisitos.

Para comenzar, el equipo identificó las secuencias de aminoácidos de las defensinas producidas por el barril médico y sintetizó sus motivos centrales o elementos esenciales. Luego expusieron esporas de patógenos fúngicos y células bacterianas a pequeñas concentraciones de defensinas para conocer qué efecto tenía sobre el crecimiento y la supervivencia de los microbios.

Una de las defensinas probadas demostró ser más potente que las otras utilizadas contra los agentes patógenos de la podredumbre de la corona, que incluyeron Phoma medicaginis, Colletotrichum trifolii y hongos Fusarium , así como las bacterias Pseudomonas syringae y Xanthomonas alfalfae .

Los resultados, publicados en la edición de septiembre de 2018 de Phytopathology, ilustran cómo las características de resistencia en plantas relacionadas con la alfalfa pueden ser potencialmente útiles para proteger el cultivo de enfermedades.


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