Un grupo de fitopatólogos de Texas A&M AgriLife Research ha creado un método sorprendentemente sencillo para estudiar las complejas interacciones entre plantas y virus.
Por Ashley Vargo, Universidad Texas A&M
Esperan que este avance permita mejorar la resiliencia de las plantas de forma más rápida y sencilla, además de arrojar luz sobre la carrera armamentista evolutiva entre las plantas y sus virus.
Las infecciones virales representan casi la mitad de los patógenos vegetales conocidos y cuestan a los productores alrededor de 30 mil millones de dólares al año en todo el mundo. Durante décadas, los científicos han explorado las formas en que las plantas se defienden contra los virus y cómo mejorar su sistema de defensa .
Para aclarar los componentes clave de este sistema, los investigadores de Texas A&M AgriLife desarrollaron un enfoque innovador que utiliza un virus vegetal modificado para simular una infección y actuar simultáneamente como un sensor de la respuesta de resistencia de la planta.
Herman Scholthof, Ph.D., profesor emérito del Departamento de Fitopatología y Microbiología de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M, dirigió el estudio publicado en PNAS Nexus que muestra su novedoso enfoque: el estudio final de su carrera como investigador en virología vegetal.
El enfoque de tres partes para identificar genes cruciales en la defensa de las plantas
Los investigadores adoptaron un enfoque de tres pasos en su nueva técnica: infectar, inactivar y detectar.
En primer lugar, simularon una infección en plantas utilizando un virus modificado que expresa una proteína fluorescente verde . La proteína fluorescente es importante porque proporciona a los científicos una forma de ver fácilmente si el virus pudo replicarse sin control.
A continuación, se seleccionaron partes específicas de la vía de silenciamiento del ARN de la planta, su sistema de defensa contra la infección viral, y se inactivaron con materiales de edición genética suministrados por el mismo virus. Por último, los investigadores comprobaron si había una acumulación del virus en la planta, lo que informó al equipo de si los genes seleccionados e inactivados eran fundamentales para evitar la replicación del virus o no.
Al observar dónde y cuánta fluorescencia verde se producía (una señal visual fácil de medir para los científicos), los investigadores pudieron determinar si el mecanismo de defensa de la planta estaba funcionando o no.
Si la defensa de la planta estuviera activa y respondiera a la infección viral, habría poca acumulación viral o fluorescencia verde. Pero si la defensa de la planta no está activa porque uno o más de los genes cruciales necesarios para detener un virus están silenciados, la hoja de la planta se ilumina de color verde fluorescente a medida que el virus se replica.
Scholthof afirmó que, con este método, el equipo pudo identificar varios genes clave en la vía de silenciamiento del ARN e identificar aquellos que son esenciales para prevenir la replicación viral. También pudieron confirmar sus hallazgos anteriores de que algunos genes que suelen pasarse por alto son cruciales en la defensa viral de la planta.
Scholthof dijo que considera que su estudio es una prueba de concepto, que muestra un nuevo método para detectar rápidamente los genes de las plantas que participan en la defensa antiviral. Al introducir el sistema de edición genética directamente en las células de la planta mediante un vector viral, el proceso evita los aspectos que consumen mucho tiempo de otros métodos.
«Esto representa un avance significativo para desentrañar las complejidades de las interacciones entre plantas y virus y, en última instancia, podría contribuir a una agricultura más resiliente», afirmó.
El capítulo final de una carrera investigadora
Scholthof ha trabajado como profesor e investigador en Texas A&M AgriLife durante casi 30 años. Dijo que este último estudio de investigación fue la manera perfecta de cerrar el libro de su carrera, ya que reunió muchas de las áreas de interés a las que ha vuelto a dedicarse a lo largo de los años, como el silenciamiento del ARN y los vectores genéticos virales.
Una parte importante de la investigación fue realizada por April DeMell, primera autora del estudio y ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Scholthof.
«He estado rodeado de personas con mucho talento, técnicos, estudiantes de grado y posgrado, investigadores posdoctorales y científicos visitantes, que se encargaron de llevar a cabo gran parte del trabajo en el laboratorio», dijo. «Capacitar a personas que luego pasan a tener éxito es uno de los aspectos más gratificantes de esta profesión».
Scholthof y su esposa, Karen-Beth Scholthof, profesora emérita del departamento de patología vegetal, se jubilaron en julio y recientemente se mudaron a Colorado. Pero ninguno de ellos ha renunciado a educar al mundo sobre la patología vegetal.
En cambio, Scholthof está iniciando un nuevo capítulo, tanto literal como figurativamente, en forma de un libro que pretende arrojar luz sobre el fascinante mundo de la virología para atraer a la próxima generación hacia sus maravillas y aplicaciones.
«Tras enseñar virología vegetal durante más de 30 años, no se trata solo de la materia que se enseña», afirmó. «Se encuentran ejemplos, analogías y explicaciones que otras personas no encuentran. Así que, ¿quién sabe? Tal vez a otras personas también les resulte interesante. Estoy deseando compartir lo que hemos aprendido de los virus y ver qué nos depara el futuro en el campo al que he dedicado mi carrera».
Más información: April DeMell et al, Un vector basado en el virus del enanismo arbustivo del tomate para la edición y detección simultáneas con el fin de estudiar la maquinaria de silenciamiento del ARN antiviral del huésped, PNAS Nexus (2023). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad436
