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La levadura modificada inhibe el crecimiento de hongos en las plantas

Levadura Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae, imagen SEM. Crédito: Mogana Das Murtey y Patchamuthu Ramasamy / CC BY-SA 3.0

Aproximadamente el 70-80% de las pérdidas de cultivos debido a enfermedades microbianas son causadas por hongos. Los fungicidas son armas clave en el arsenal de la agricultura, pero presentan riesgos ambientales. 


por Holly Ober, Universidad de California – Riverside


Con el tiempo, los hongos también desarrollan resistencia a los fungicidas, lo que lleva a los productores a una búsqueda interminable de formas nuevas y mejoradas de combatir las enfermedades causadas por hongos.

El último desarrollo aprovecha una defensa natural de la planta contra los hongos. En un artículo publicado en Biotechnology and Bioengineering , los ingenieros y fitopatólogos de UC Riverside describen una forma de diseñar una proteína que impide que los hongos rompan las paredes celulares, así como una forma de producir esta proteína en cantidad para aplicación externa como fungicida natural. . El trabajo podría conducir a una nueva forma de controlar las enfermedades de las plantas que reduzca la dependencia de los fungicidas convencionales.

Para entrar en los tejidos de las plantas , los hongos producen enzimas que utilizan reacciones catalíticas para romper las paredes celulares resistentes. Entre estos se encuentran las poligalacturonasas o PG, pero las plantas no están indefensas contra este ataque. Las plantas producen proteínas llamadas proteínas inhibidoras de PG, o PGIP, que ralentizan la catálisis.

Un grupo de investigadores de UC Riverside localizó el segmento de ADN que le dice a la planta cómo producir PGIP en judías verdes comunes. Insertaron segmentos completos y parciales en los genomas de la levadura de panadería para hacer que la levadura produjera PGIP. El equipo usó levadura en lugar de plantas porque la levadura no tiene PGIP propios para enturbiar el experimento y crece más rápido que las plantas.

Después de confirmar que la levadura se estaba replicando con el nuevo ADN, los investigadores la introdujeron en cultivos de Botrytis cinerea, un hongo que causa la pudrición del moho gris en los melocotones y otros cultivos; y Aspergillus niger, que causa moho negro en las uvas y otras frutas y verduras.

La levadura que tenía los segmentos de ADN completos y parciales que codificaban la producción de PGIP retrasó con éxito el crecimiento de hongos. El resultado indica que la levadura estaba produciendo suficientes PGIP para hacer del método un candidato potencial para la producción a gran escala.

«Estos resultados reafirman el potencial de usar PGIP como agentes aplicados exógenos para inhibir la infección por hongos «, dijo Yanran Li, profesor asistente de ingeniería química y ambiental del Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, que trabajó en el proyecto con el patólogo de plantas Alexander Putman en el Departamento de Microbiología y Fitopatología. «Los PGIP solo inhiben el proceso de infección, pero es probable que no sean fatales para ningún hongo. Por lo tanto, la aplicación de este péptido derivado de la proteína vegetal natural a los cultivos probablemente tendrá un impacto mínimo en la ecología planta-microbio».

Li también dijo que los PGIP probablemente se biodegradan en aminoácidos naturales, lo que significa menos efectos potenciales para los consumidores y el medio ambiente en comparación con los fungicidas sintéticos de moléculas pequeñas.

«La generación de plantas transgénicas requiere mucho tiempo y la aplicación de tales cultivos transgénicos en la industria agrícola requiere un largo período de aprobación. Por otro lado, los PGIP diseñados que se derivan de proteínas naturales son aplicables como un producto de vía rápida para la FDA aprobación, si se pueden utilizar exógenamente de una manera similar a un fungicida «, dijo Li.

Al ajustar la levadura de una manera ligeramente diferente, los investigadores pudieron hacer que exuda PGIP para aplicaciones externas. Estudios previos han demostrado que el secado por congelación de microbios naturales en las manzanas, luego reconstituirlos en una solución y rociarlos sobre los cultivos, reduce en gran medida las enfermedades fúngicas y la pérdida durante el envío. Los autores sugieren que la levadura que expresa PGIP podría usarse de la misma manera. Sin embargo, advierten que debido a que las plantas también forman relaciones beneficiosas con algunos hongos, las investigaciones futuras deben garantizar que las plantas solo repelan los hongos dañinos.

Li continuará diseñando PGIP para una mayor eficiencia y un espectro más amplio contra varios hongos patógenos. Mientras tanto, Li y Putman seguirán evaluando el potencial de usar PGIP diseñados para suprimir las enfermedades pre-cosecha y post-cosecha inducidas por hongos .



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