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Los investigadores identifican una bacteria que protege las plantas de arroz contra las enfermedades

Los investigadores identifican una bacteria que protege las plantas de arroz contra las enfermedades
Panícula de arroz: el aumento del calentamiento global es problemático para el cultivo de arroz con uso intensivo de agua, el alimento básico de aproximadamente la mitad de la población mundial. Crédito: Mengcen Wang

Con su experiencia en la investigación de microbiomas, los investigadores del Instituto de Biotecnología Ambiental pudieron demostrar cómo una bacteria específica dentro de las semillas de las plantas de arroz inhibe eficazmente y de forma ecológica los patógenos destructivos de las plantas.


por la Universidad de Tecnología de Graz


El arroz es el alimento básico de aproximadamente la mitad de la población mundial. El cultivo de la planta de arroz consume mucha agua y, según la organización de ayuda alemana Welthungerhilfe, alrededor del 15 por ciento del arroz se cultiva en áreas con alto riesgo de sequía. Por lo tanto, el calentamiento global se está volviendo cada vez más problemático para el cultivo del arroz , lo que conduce cada vez más a pequeñas cosechas y crisis de hambre. Las malas cosechas causadas por patógenos vegetales agravan aún más la situación. Aquí, agricultura convencional está tratando de contrarrestar esto con pesticidas, que se utilizan principalmente como medida de precaución en el cultivo del arroz. El cultivo de plantas resistentes es la única alternativa a estos agentes dañinos para el medio ambiente, y actualmente solo tiene un éxito moderado. Si las plantas son resistentes a un patógeno gracias a su reproducción, suelen ser más susceptibles a otros patógenos o son menos robustas en condiciones ambientales adversas.

La bacteria confiere resistencia a patógenos

Por este motivo, un grupo de investigación internacional que incluye al Instituto de Biotecnología Ambiental de la Universidad Tecnológica de Graz ha estado estudiando el microbioma de las semillas de plantas de arroz desde hace algún tiempo para establecer correlaciones entre la sanidad vegetal y la aparición de ciertos microorganismos. El grupo ahora ha logrado un gran avance. Identificaron una bacteria dentro de la semilla que puede conducir a una resistencia completa a un patógeno en particular y se transmite naturalmente de una generación a otra. Los hallazgos publicados en la revista científica Nature Plants proporcionan una base completamente nueva para diseñar productos fitosanitarios biológicos y, además, reducir las biotoxinas nocivas producidas por patógenos vegetales .

Los investigadores identifican una bacteria que protege las plantas de arroz contra las enfermedades
Semilla de arroz: Tomislav Cernava realiza una investigación en el Instituto de Biotecnología Ambiental de TU Graz. Crédito: Lunghammer – TU Graz

El microbioma del arroz

En el cultivo de arroz convencional en la provincia china de Zhejiang, se observó que un genotipo de plantas de arroz (cultivar Zhongzao 39) a veces desarrolla resistencia al patógeno vegetal Burkholderia plantarii. Este patógeno conduce a malas cosechas y también produce una biotoxina que puede causar daño a los órganos y tumores en humanos y animales expuestos de manera persistente. «Hasta ahora, la resistencia esporádica de las plantas de arroz a este patógeno no se podía explicar», dice Tomislav Cernava del Instituto de Biotecnología Ambiental de la Universidad Tecnológica de Graz. Junto con el director del instituto Gabriele Berg y su colega de instituto Peter Kusstatscher, Cernava ha estado investigando el microbioma de las semillas de arroz de diferentes regiones de cultivo en detalle en el contexto de una colaboración con la Universidad de Zhejiang (Hangzhou) y la Universidad Agrícola de Nanjing en China, así como con la Universidad Japonesa de Hokkaido en Sapporo.

La composición bacteriana como factor decisivo

Los científicos encontraron que las plantas resistentes tienen una composición bacteriana diferente dentro de las semillas que las plantas susceptibles a enfermedades. El género bacteriano Sphingomonas en particular se encontró significativamente más a menudo en semillas resistentes. Por lo tanto, los investigadores aislaron bacterias de este género de las semillas e identificaron a la bacteria Sphingomonas melonis como el agente responsable de la resistencia a las enfermedades. Esta bacteria produce un ácido orgánico (ácido antranílico), que inhibe al patógeno y lo vuelve inofensivo. «Esto también funciona cuando la Sphingomonas melonis aislada se aplica a plantas de arroz no resistentes . Esto las hace automáticamente resistentes al patógeno de las plantas Burkholderia plantarii», explica Tomislav Cernava.

Además, la bacteria se establece en ciertos genotipos de arroz y luego se transmite naturalmente de una generación de plantas a la siguiente. «El potencial de este hallazgo es enorme. En el futuro, podremos utilizar esta estrategia para reducir los pesticidas en la agricultura y, al mismo tiempo, lograr buenos rendimientos de los cultivos», dice Cernava.


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