La cepa bacteriana Xanthomonas oryzae pv.oryzae (Xoo), que causa la infección por el tizón bacteriano de la hoja (BLB), afecta significativamente el rendimiento del arroz.
Por Hussain Ahmed
Las técnicas nanohabilitadas han ganado popularidad últimamente como un marco a largo plazo para mejorar la nutrición de los cultivos e inhibir las enfermedades de las plantas.
La producción y caracterización de nanocompuestos de hierro y quitosano (BNC) creados mediante bioingeniería como agente antibacteriano para tratar la infección por el tizón bacteriano de la hoja en los cultivos de arroz es el tema de un nuevo estudio publicado en la revista Nano Today .
Infecciones microbianas: una amenaza importante para los cultivos de arroz
El arroz es un cultivo alimentario esencial a escala mundial. Se espera que la población mundial aumente de 7 a 9 mil millones para 2050, lo que enfatiza la necesidad de aumentar la producción de arroz para garantizar la sostenibilidad alimentaria mundial.
Sin embargo, los rendimientos del arroz se ven amenazados por una variedad de factores estresantes bióticos, que incluyen enfermedades microbianas, insectos depredadores y malezas. El patógeno Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) causa la enfermedad del tizón bacteriano de la hoja (BLB) y es una de las infecciones más dañinas que restringen la producción de arroz en las naciones del sur de Asia.
Las soluciones tradicionales de control de BLB incluyen antibióticos y medicamentos químicos, que son costosos, perjudiciales para la salud pública, destructivos para el medio ambiente y pueden conducir a la resiliencia de los patógenos. Además, generar genotipos de arroz resistentes a BLB a través de mejoramiento tradicional o modificación genética es difícil y requiere mucho tiempo.
Como resultado, se necesitan urgentemente nuevas técnicas de manejo de enfermedades BLB para aumentar el rendimiento del arroz y reducir la inseguridad alimentaria.
Agroquímicos habilitados con nanotecnología para el control de enfermedades de las plantas Los
agroquímicos habilitados con nanotecnología están ganando popularidad para usos futuros en la protección de plantas como alternativas a largo plazo a los métodos tradicionales de control de plagas.
Según varios estudios, los nanocompuestos mejoran la resistencia de las plantas a las enfermedades al mejorar el desarrollo de las plantas, las respuestas fisiológicas, la eficiencia fotosintética, el contenido nutricional y la composición hormonal. La aplicación controlada de micronutrientes a nanoescala puede aumentar la productividad agrícola modificando la salud de las plantas y proporcionando manejo de patógenos.
Muchos investigadores se han concentrado recientemente en agregar nanopartículas en matrices de biopolímeros para crear nanocompuestos con características novedosas que pueden modificarse para regular la liberación de analitos.
Nuevos nanocompuestos de hierro y quitosano de bioingeniería (BNC)
El quitosano es un biopolímero con distintas cualidades, como no toxicidad, buena biocompatibilidad, inmunogenicidad y capacidad antibacteriana. El quitosano puede mejorar directamente el desarrollo de las plantas a través de la acción antibacteriana y la resistencia sistémica a través del canal octadecanoide.
Además, el quitosano se puede emplear como matriz de soporte para nanocompuestos metálicos, lo que da como resultado una mejor durabilidad fisicoquímica, una distribución específica de micronutrientes, citocompatibilidad y buenas actividades antimicrobianas.
Aunque la producción de nanomateriales de ingeniería (ENM) a base de quitosano se ha estudiado para una variedad de aplicaciones, el estudio actual presenta un proceso de fabricación verde para la producción de nanocompuestos de hierro y quitosano (BNC) de bioingeniería utilizando la cepa bacteriana Bacillus aryabhattai.RNT7.
Además, esta es la primera descripción del análisis in vitro e in vivo de la eficacia bactericida de los nanocompuestos creados mediante bioingeniería contra Xoo. En la investigación se utilizó una técnica de secuenciación de amplicón de alto rendimiento para examinar la influencia de los nanocompuestos de bioingeniería en el contenido microbiano endofítico de las plantas de arroz sanas y dañadas.
Desarrollos clave del estudio
Los hallazgos muestran que el tratamiento foliar de nanocompuestos de bioingeniería suprime significativamente la enfermedad de BLB a través de varios procesos, incluido el control de las funciones celulares, la modulación de la absorción de nutrientes y la activación de genes relacionados con la defensa.
El análisis de ultraestructura reveló que los nanocompuestos de bioingeniería reducen en gran medida el estrés inducido por BLB al limitar el crecimiento de la infección Xoo. La transcripción de genes relacionados con la patogénesis se elevó en cultivos de arroz infectados con Xoo después de la administración de BNC, lo que demuestra el efecto beneficioso de los nanocompuestos de bioingeniería en los cultivos de arroz.
Los resultados de la secuenciación de alto rendimiento mostraron que la exposición de las plantas de arroz a nanocompuestos de bioingeniería reduce en gran medida la frecuencia de la infección por Xoo. También se mantuvo una composición favorable de la comunidad bacteriana endofítica en los cultivos de arroz.
Perspectiva del futuro
nvestigar los procesos básicos del manejo de la comunidad microbiológica de plantas mediada por BNC es un problema futuro intrigante que contribuirá a nuestro conocimiento de las estrategias apropiadas para desarrollar las comunidades bacterianas deseadas mientras se obstaculiza el impacto de los patógenos de las plantas.
Los hallazgos actuales muestran que la pulverización foliar de nanocompuestos creados mediante bioingeniería tiene resultados prometedores como nueva técnica para el control de la enfermedad BLB. Este estudio también proporciona un marco molecular para evaluar la influencia de los nanocompuestos creados mediante bioingeniería en las poblaciones microbianas endófitas del arroz como parte de la agricultura verde habilitada con nanotecnología.
Referencia
Ahmed, T. et al. (2022). El nanocompuesto de hierro y quitosano de bioingeniería controla la enfermedad del tizón bacteriano de la hoja al modular la respuesta de defensa de la planta y el estado nutricional del arroz (Oryza sativa L.). Nano hoy .
