Un equipo de investigación ha identificado dos nuevos mecanismos genéticos de resistencia a enfermedades en el trigo, lo que ofrece estrategias prometedoras para mejorar la resiliencia contra el mildiú polvoroso y la roya lineal. Los descubrimientos se publicaron en artículos consecutivos en Nature Genetics .
por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias
Los estudios, dirigidos por el profesor Liu Zhiyong en el Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias, revelan que tanto el locus de resistencia al mildiú polvoroso MlIW170 (también conocido como Pm26) como el locus de resistencia a la roya amarilla YrTD121 (ambos derivados del trigo emmer silvestre [Triticum dicoccoides]) no están gobernados por genes individuales sino por pares de genes que codifican receptores inmunes de repetición rica en leucina (NLR) que se unen a los nucleótidos.
Estos pares de genes representan una arquitectura atípica en la inmunidad de las plantas y ofrecen nuevos conocimientos sobre la evolución y la función de los mecanismos de resistencia a las enfermedades en los cultivos.
En el estudio del mildiú polvoroso , los investigadores utilizaron la clonación basada en mapas y la secuenciación de lectura larga PacBio HiFi para identificar TdCNL1 y TdCNL5, un par de genes NLR genéticamente vinculados responsables de la resistencia conferida por el locus Pm26.
TdCNL1 codifica una proteína NLR con un nuevo dominio integrado de intercambiador de sodio-calcio dependiente de potasio (NCKX), mientras que TdCNL5 codifica un NLR de bobina enrollada canónico (CNL).
Los ensayos funcionales, que incluyen mutagénesis y silenciamiento génico inducido por virus, confirmaron que ambos genes son esenciales para la resistencia. Cabe destacar que las líneas de trigo transgénico que expresaban ambos genes (o solo TdCNL1) fueron resistentes, mientras que las líneas que solo expresaban TdCNL5 permanecieron susceptibles.
De manera similar, en el estudio de la roya lineal , el equipo identificó un par de genes con orientación directa, TdNLR1 y TdNLR2, subyacente al locus de resistencia a la enfermedad YrTD121. TdNLR1 codifica una proteína NLR canónica, mientras que TdNLR2 carece del dominio de hélice enrollada típico.
A pesar de sus diferencias estructurales, se descubrió que ambos genes eran indispensables para la resistencia, como se demostró mediante mutagénesis, silenciamiento genético, edición CRISPR y experimentos transgénicos.
Curiosamente, ninguno de los dos genes contiene dominios de reconocimiento efector integrados, lo que sugiere una configuración NLR distinta y no caracterizada previamente. Además, se ha demostrado que el dominio de hélice superenrollada de TdNLR1 se autoasocia y desencadena la muerte celular en plantas, un rasgo distintivo de la activación inmunitaria.
El trigo escanda silvestre, ancestro del trigo panificable moderno, ha acumulado una rica variación genética gracias a su adaptación a largo plazo a entornos complejos. Sin embargo, los loci MlIW170/Pm26 y YrTD121 del trigo escanda silvestre se encuentran solo en unas pocas poblaciones de este trigo y no formaron parte de la domesticación ni de la evolución del trigo panificable.
Los investigadores han desarrollado germoplasmas resistentes a enfermedades y de alto rendimiento con MlIW170/Pm26 y YrTD121 cruzando trigo emmer silvestre con variedades de trigo panificable de alto rendimiento y realizando retrocruzamiento continuo con selección asistida por marcadores.
Estos hallazgos ofrecen recursos genéticos cruciales de resistencia a las enfermedades y una base teórica para el desarrollo de variedades de trigo de amplio espectro y resistentes a múltiples enfermedades .
Más información: Keyu Zhu et al., Un par atípico de NLR TdCNL1/TdCNL5 de escanda silvestre confiere resistencia al oídio en el trigo, Nature Genetics (2025). DOI: 10.1038/s41588-025-02208-z
Yanling Hu et al., Un par de genes NLR de escanda silvestre confiere resistencia a la roya lineal del trigo, Nature Genetics (2025). DOI: 10.1038/s41588-025-02207-0
