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Las feromonas del gusano protegen los principales cultivos


La protección de los cultivos contra plagas y patógenos sin utilizar pesticidas tóxicos ha sido un objetivo de larga data de los agricultores.


por Aaron J. Bouchie, Instituto Boyce Thompson


Investigadores del Instituto Boyce Thompson han descubierto que los compuestos de una fuente poco probable, los gusanos microscópicos del suelo, podrían lograr este objetivo.

Como se describe en una investigación publicada en la edición de mayo de 2019 de Journal of Phytopathology , estos compuestos ayudaron a proteger los cultivos principales de varios patógenos y, por lo tanto, tienen el potencial de ahorrar miles de millones de dólares y aumentar la sostenibilidad agrícola en todo el mundo.

Dirigido por Murli Manohar, investigador principal de BTI, un equipo formado por los profesores Daniel Klessig y Frank Schroeder investigó los efectos de un metabolito de lombrices intestinales llamado ascr # 18 en la salud de las plantas .

Ascr # 18 es un miembro de la familia de las feromonas ascarósido, que son producidas por muchas especies de gusanos redondos que habitan en el suelo para la comunicación química.

Los investigadores trataron las plantas de soja ( Glycine max ), arroz ( Oryza sativa ), trigo ( Triticum aestivum ) y maíz ( Zea mays ) con pequeñas cantidades de ascr # 18, y luego infectaron las plantas con un virus, bacteria, hongo u oocmycete.

Cuando se examinaron varios días después, las plantas tratadas con ascr # 18 eran significativamente más resistentes a los patógenos en comparación con las plantas no tratadas.

«Las raíces de las plantas están constantemente expuestas a los gusanos redondos en el suelo, por lo que tiene sentido que las plantas hayan evolucionado para detectar la plaga y cebar sus sistemas inmunológicos antes de ser atacados», dice Schroeder.

Debido a que estimulan el sistema inmunológico de las plantas en lugar de matar plagas y patógenos, los ascarósidos no son pesticidas. Como resultado, es probable que sean mucho más seguros que muchos medios actuales de control de plagas y patógenos.

«Los ascarósidos son compuestos naturales que parecen ser seguros para las plantas, los animales, los seres humanos y el medio ambiente», dice Klessig. «Creo que, de este modo, podrían proporcionar a las plantas una protección más respetuosa con el medio ambiente contra plagas y patógenos».

En trabajos anteriores, Klessig y Schroeder demostraron que ascr # 18 y otros ascarósidos aumentaron la resistencia contra plagas y patógenos en tomate, papa, cebada y Arabidopsis .

«Al ampliar el trabajo a los principales cultivos y concentrarse en sus patógenos más importantes, este estudio establece el potencial de los ascarósidos para mejorar la producción agrícola en todo el mundo», dice Klessig.

De hecho, el arroz es el alimento básico más importante del mundo para casi la mitad de la población mundial. Ascr # 18 brindó protección contra Xanthomonas oryzae pv. Oryzae , una bacteria que causa pérdidas de rendimiento del 10-50% en los países asiáticos.

El trigo se encuentra muy cerca del arroz en importancia como alimento básico, y ascr # 18 lo protegió contra Zymoseptoria tritici , un hongo que es una de las enfermedades foliares más graves del cultivo.

El maíz es el cultivo de granos más ampliamente cultivado en las Américas con gran importancia para los alimentos, los biocombustibles y la alimentación animal. Ascr # 18 brindó protección contra Cochliobolus heterostrophus , un patógeno fúngico que causa el tizón de la hoja de maíz del sur.

La soja es un importante cultivo rico en proteínas y rico en aceite que se utiliza como fuente de alimento para humanos y animales. Ascr # 18 protegió la soja contra Phytophthora sojae, un oomicete que puede matar plantas infectadas en días, así como el patógeno bacteriano Pseudomonas syringae pv glycinea y el Virus del mosaico de la soja.

Concentraciones extremadamente pequeñas de ascarósidos son suficientes para proporcionar a las plantas resistencia contra patógenos. Curiosamente, la concentración óptima parece depender de las especies de plantas y no del patógeno.

Los investigadores creen que la razón por la cual diferentes especies de plantas tienen diferentes dosis óptimas probablemente esté relacionada con los receptores de las células vegetales para el ascr # 18. Las diferentes especies de plantas pueden expresar diferentes cantidades de receptores ascr # 18, y los receptores pueden tener afinidades variables para los ascarósidos. Tales diferencias afectarían la cantidad de ascr # 18 necesaria para activar los sistemas inmunológicos de la planta.

El grupo ahora está trabajando para determinar los mecanismos moleculares de cómo los ascarósidos ceban el sistema inmunológico de la planta.

Estos descubrimientos están siendo comercializados por una empresa de nueva creación con sede en Cornell y BTI, Ascribe Bioscience, como una familia de productos para la protección de cultivos llamada PhytalixTM.

«Este trabajo es un gran ejemplo de cómo el Instituto está aprovechando nuestra tecnología a través de nuevas empresas de nueva creación, una iniciativa estratégica importante en BTI», dice Paul Debbie, Director de Desarrollo de Nuevos Negocios de BTI. «El Instituto está orgulloso de la oportunidad de desarrollar tecnología innovadora en asociación con una nueva compañía que está teniendo un impacto económico positivo aquí en nuestra comunidad local y para el estado de Nueva York».


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