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La innovadora técnica de vigilancia proporciona el tiempo vital necesario para rastrear a un asesino de cereales


Los científicos han creado una nueva técnica de vigilancia móvil para diagnosticar rápidamente uno de los enemigos más antiguos de la agricultura: la roya del trigo.


por John Innes Center


Utilizando un dispositivo manual de secuenciación de ADN, pueden definir la cepa precisa del hongo de la roya del trigo en el campo de un agricultor en solo 48 horas después de recolectar las muestras. Esto le da a los investigadores de todo el mundo el tiempo vital necesario para detectar y controlar las epidemias emergentes.

Los hongos de la roya del trigo han amenazado la producción de trigo casi desde los albores de la agricultura y las cosechas en todas las principales áreas de cultivo de trigo en todo el mundo siguen amenazadas. La mejor defensa es cultivar variedades de trigo resistentes a la infección, pero con el tiempo, se desarrollan nuevas cepas de óxido que conducen a nuevas epidemias. La mejor manera de mantenerse a la vanguardia es identificar y rastrear rápidamente la enfermedad en el campo.

El documento, «MARPLE, una herramienta de diagnóstico y vigilancia de enfermedades a nivel de cepa en el punto de atención para patógenos fúngicos complejos», en BMC Biology muestra cómo una asociación de investigación redujo la velocidad de diagnóstico de muchos meses en laboratorios de alta gama, a A solo 2 días del lado de un campo etíope. «Saber qué cepa tiene, es información crítica que puede incorporarse a los sistemas de alerta temprana y resulta en un control más efectivo de los brotes de enfermedades en los campos de los agricultores», dijo el Dr. Dave Hodson, patólogo de óxido en el CIMMYT en Etiopía y coautor.

«El desafío es que rastrear las royas del trigo no es tan simple como cabría esperar. Hay muchas cepas diferentes, todas con características únicas que no se pueden distinguir sin largas pruebas de laboratorio. En consecuencia, identificar cuáles son una amenaza puede tomar muchos, muchos meses, probablemente para cuando la infección se haya extendido «. dijo la Dra. Diane Saunders, autora principal y líder de grupo en el Centro John Innes.

La nueva plataforma de diagnóstico MARPLE (Mobile and Real-time PLant Diseease) que los investigadores crearon, apunta a partes del código genético del óxido que pueden secuenciarse en la plataforma de secuenciación portátil MinION de Oxford Nanopore. «Esto nos ayuda a distinguir las cepas y reconocer rápidamente las que hemos visto antes o detectar otras nuevas que podrían ser una nueva amenaza». dijo el primer autor, el Dr. Guru Radhakrishnan, del Centro John Innes.

«Lo que comenzó como una prueba de concepto ahora ya se está utilizando en el campo», dijo el Dr. Saunders, «este desarrollo permitirá una mayor vigilancia de la presión de las enfermedades de los cultivos y un control más específico».

Parte del desafío para los productores de trigo es que están en un juego constante de gatos y ratones con la enfermedad. Saber qué cepas de óxido de trigo hay en el área local puede servir para aconsejar qué variedades de trigo son las más seguras para el cultivo.

«Finalmente, con este proyecto podemos llevar la última tecnología a los sitios de campo para informar no solo a los investigadores sino también a los agricultores», dijo Tadessa Daba, Directora, Dirección de Investigación de Biotecnología Agrícola, EIAR.

Ahorrar tiempo no es el único beneficio, el método de diagnóstico MARPLE también se puede llevar a cabo en cualquier lugar. Anteriormente, si los investigadores en los sitios de campo quisieran analizar una muestra sospechosa infectada, tendrían que enviarla a un puñado de laboratorios especializados con frecuencia en el extranjero.

El método de diagnóstico MARPLE fue formulado para operar directamente en el campo. Esto en sí mismo puede ser un desafío con la electricidad intermitente, la falta de acceso a Internet en ubicaciones remotas y la falta de refrigeración para los reactivos de laboratorio. Sin embargo, si la tubería iba a funcionar en estas estaciones de investigación, tenía que funcionar a pesar de estas barreras.

La nueva plataforma adopta protocolos que normalmente requieren mucho equipo y experiencia, y lo lleva a un nivel en el que requiere menos instalaciones o conocimientos especializados.

«Hemos tratado de hacer la menor cantidad posible de elementos de la cadena de frío», dijo Ph.D. estudiante y coautor Nicola Cook, «con pasos simples que puede realizar con productos químicos que están disponibles localmente»

Esta velocidad combinada y la autosuficiencia permiten que los grupos de investigación en el país se coordinen más estrechamente con los ministerios gubernamentales y los programas nacionales de mejoramiento que trabajan para proteger a los agricultores locales.

Como prueba de principio, toda la plataforma, desde la muestra de campo hasta el resultado del nivel de tensión, se realizó en Holeta, Etiopía, en septiembre del año pasado. El grupo de investigación demostró la tubería de diagnóstico MARPLE que funciona con éxito al lado de un campo de trigo, desde la parte trasera de un Landcruiser.

«Estoy realmente muy impresionado con este proyecto», dijo Tesfaye Disasa, Director del Instituto de Biociencias, EIAR, «introduce nuevas tecnologías en el país, así como la creación de capacidad que aporta al instituto».

Por su trabajo en la creación de la plataforma MARPLE, el equipo recibió el premio al Innovador del Año por el impacto internacional del Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas en mayo de este año. Después de este premio y con el apoyo del desafío CGIAR Inspire y el Proyecto Generando Ganancia Genética en Trigo, se instalarán otras cuatro estaciones de campo en Etiopía para utilizar el laboratorio móvil MARPLE.

«Este es un verdadero trabajo nacional e internacional que, en última instancia, ayuda a los agricultores de escasos recursos», dijo el Dr. Badada Girima, Patólogo del óxido, en el programa Entrega de ganancia genética en trigo.

El documento describe los pasos que se tomaron para entregar este marco combinado computacional y experimental. Se espera que al publicar este proceso, se puedan desarrollar métodos de vigilancia similares para otros patógenos fúngicos complejos que representan una amenaza para la salud de las plantas, animales y humanos.


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