Hace aproximadamente una década, una enfermedad fúngica invasiva llamada roya del mirto llegó a Australia y comenzó a extenderse como una plaga a través de ciertas plantas. La enfermedad afecta a plantas de la familia Myrtaceae, que incluye eucaliptos, cortezas de papel y lirios, y representa el 10% de la biodiversidad vegetal australiana.
por Rebecca Degnan y Alistair McTaggart
En sólo unos pocos años, la roya del mirto cambió los ecosistemas destruyendo árboles y sus copas, eliminó especies enteras en ciertas áreas y tuvo un efecto económico en las industrias que cultivan árboles como el limón con aroma mirto y árbol de té.
La enfermedad es una bola de demolición ecológica que se mueve lentamente: los estudios sugieren que puede llevar a la extinción al menos 16 especies de árboles de la selva tropical en el salvaje en una generación, con otras 20 especies en riesgo.
Hemos utilizado tecnología de ARN similar a la de las vacunas COVID para crear un tratamiento altamente específico para la roya del mirto: un aerosol que puede restaurar la salud incluso de los árboles gravemente infectados en aproximadamente seis semanas. Nuestro estudio fue publicado en Biología de las Comunicaciones.
Especies en riesgo en lugares remotos
Los enfoques actuales para abordar las enfermedades de los árboles son limitados. Podemos aplicar fungicidas con una política de tierra quemada para matar todos los hongos, o podemos cultivar plantas para que sean resistentes al patógeno.
Ninguna de estas estrategias es eficaz contra la roya del mirto. Hay demasiadas especies que defender, ubicadas en algunos de los lugares más remotos imaginables.
Por ejemplo, una especie de árbol al borde de la extinción debido a la roya del mirto se llama Lenwebbia sp. Rango principal. Crece únicamente en los acantilados de Nightcap Range, en el norte de Nueva Gales del Sur.
Es más, muchos árboles icónicos y de importancia cultural en Australia y Aotearoa (Nueva Zelanda) son longevos y no pueden intercambiarse estacionalmente por genotipos resistentes.
A falta de un tratamiento para la roya del mirto, la salvaguardia es acumular semillas para preservar la genética para las generaciones futuras.
interferencia de ARN
Nuestro tratamiento para la roya del mirto utiliza un mecanismo molecular que poseen casi todas las plantas, animales y hongos llamado “ARN de interferencia”. ;
El ARN es una molécula esencial para la vida, similar al ADN, que suele presentarse en hebras individuales. Cuando una célula detecta ARN bicatenario (que en la naturaleza generalmente representa un virus u otra amenaza), desencadena una interferencia de ARN para destruir al intruso.
El sistema de interferencia de ARN aprende a reconocer la amenaza y luego también destruirá cualquier ARN mensajero monocatenario que coincida. Este mecanismo natural se puede utilizar para defender tanto a las plantas como a los humanos contra patógenos, incluidos los hongos.
Diseñamos ARN bicatenario que coincidía con genes esenciales del hongo que causa la roya del mirto y lo rociamos sobre las hojas de las plantas infectadas. . Esto desencadenó el mecanismo de interferencia de ARN del hongo, saboteando la acción de los genes que necesita para sobrevivir.
Tratar infecciones graves
Los hongos de la roya producen estructuras microscópicas de ariete llamadas apresorios que se utilizan para penetrar con fuerza en las hojas huésped. La mayoría de las esporas de hongos tratadas con ARN bicatenario no pudieron germinar para producir sus arietes, y las que sí lo hicieron fueron marchito e impotente.
También se puede rociar ARN de doble cadena sobre las plantas con anticipación para inhibir la germinación de las esporas y prevenir enfermedades por completo.
A continuación, probamos si nuestra pulverización de ARN detendría y curaría enfermedades en plantas gravemente infectadas. Vimos que inhibía el progreso de la enfermedad y, después de seis semanas, incluso las plantas gravemente infectadas recuperaron su estado saludable.
Un tratamiento dirigido
Queríamos asegurarnos de que nuestro tratamiento no afectara accidentalmente a nada excepto al hongo de la roya del mirto, por lo que lo diseñamos usando ” ;genes de códigos de barras” que identifican de forma única la especie.
Los genes de códigos de barras son objetivos excelentes para la interferencia del ARN. Generalmente son idénticos entre todos los miembros de una especie, difieren entre especies estrechamente relacionadas y, por lo general, controlan una función celular esencial.
El hongo de la roya más estrechamente relacionado con el patógeno que causa la roya del mirto se encuentra en un árbol callejero naturalizado en Australia llamado Albizzia lebbeck, pero es lo suficientemente diferente como para no verse afectado por nuestro tratamiento. Es extremadamente improbable que algún organismo no relacionado tenga una secuencia genética de código de barras idéntica a la del patógeno de la roya del mirto, por lo que no esperamos ningún efecto fuera del objetivo.
Otra ventaja de apuntar a un gen de código de barras es que nuestro tratamiento tiene un impacto duradero. A diferencia de otros genes, los genes de códigos de barras no pueden cambiar mediante mutación sin poner en riesgo la supervivencia del organismo.
Esto significa que es menos probable que el patógeno desarrolle resistencia. Y si evoluciona la resistencia contra el ARN bicatenario, la secuencia objetivo se puede modificar para que coincida nuevamente con el óxido en cuestión de días.
Un enfoque integrado
No existe una solución milagrosa para gestionar los patógenos en los ecosistemas nativos y la agricultura. El plan de acción contra la roya del mirto del gobierno australiano recomienda un enfoque integrado para controlar esta enfermedad destructiva.
En los próximos años, se podrá incorporar ARN bicatenario para gestionar la epidemia de roya del mirto en Australia. Esperamos que sea especialmente útil en la conservación, la industria y el tratamiento de árboles individuales, en particular los de importancia cultural.
Más información: Rebecca M. Degnan et al, El ARN bicatenario previene y cura la infección por hongos de la roya, Biología de las comunicaciones (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-05618-z
