Nuevos agentes activos basados en ARN protegen eficazmente a las plantas contra el virus del mosaico del pepino (CMV), el virus más común en la agricultura y la horticultura. Fueron desarrollados por investigadores de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU).
por la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg
Los ingredientes activos tienen un efecto de amplio espectro; una serie de moléculas de ARN refuerzan el sistema inmunitario de la planta para combatir el virus. En experimentos de laboratorio, entre el 80 % y el 100 % de las plantas tratadas sobrevivieron a una infección con una carga viral alta, según informa el equipo en Nucleic Acids Research .
Su artículo ha sido seleccionado como «artículo innovador» por la revista. Los investigadores ahora trabajan para trasladar la idea del laboratorio a la práctica.
El virus del mosaico del pepino es un virus particularmente devastador para los cultivos. Cerca de 90 especies de pulgones transmiten el virus, que afecta a más de 1200 especies de plantas. Entre ellas se incluyen numerosos cultivos agrícolas como calabazas, pepinos, cereales y plantas medicinales y aromáticas. Las plantas infectadas se identifican fácilmente por un patrón de mosaico característico en sus hojas.
Una vez infectadas, las plantas no prosperan y sus frutos no pueden venderse. Hasta la fecha, no existen agentes aprobados contra el CMV. Sin embargo, el nuevo trabajo de investigadores de la MLU podría ofrecer una solución a largo plazo. La idea básica es combatir el virus dirigiendo las defensas naturales de la planta en la dirección correcta.
Cuando un virus infecta una planta, utiliza sus células como huésped. El virus se multiplica mediante su material genético en forma de moléculas de ácido ribonucleico (ARN) en las células vegetales. Una vez inyectadas, estas moléculas de ARN extrañas desencadenan una respuesta inicial del sistema inmunitario de la planta. Unas tijeras enzimáticas especiales reconocen y cortan las moléculas de ARN viral.
Este proceso produce pequeños ARN de interferencia (ARNip), que se propagan por toda la planta y desencadenan un segundo paso de la respuesta inmunitaria. Las moléculas de ARNip se unen a complejos proteicos especiales y las guían hacia las moléculas de ARN del virus. Una vez allí, las proteínas comienzan a descomponer las moléculas de ARN dañinas del virus, convirtiéndolas en fragmentos inofensivos y degradables.
En general, este proceso de defensa no es muy eficaz. Una infección viral produce muchas moléculas de ARNip diferentes, pero solo unas pocas tienen un efecto protector, afirma el profesor Sven-Erik Behrens, del Instituto de Bioquímica y Biotecnología de la MLU. Su equipo ha desarrollado un método para identificar moléculas de ARNip altamente eficientes en este proceso.
En un paso importante adicional, lograron combinar varias de estas moléculas de ARNip en las llamadas moléculas de ARN bicatenario eficientes (ARNds), especialmente adecuadas para su uso en plantas. Estos ARNds actúan como una especie de «paquete» que se descompone en ARNip poco después de entrar en las células vegetales. De esta manera, un gran número de moléculas de ARNip altamente eficaces pueden ejercer un efecto protector y antiviral de inmediato.
El equipo realizó numerosos experimentos de laboratorio en la planta modelo Nicotania benthamiana y pudo demostrar que los agentes activos basados en edsRNA protegen de manera confiable contra el virus del mosaico del pepino.
«Las plantas de nuestros experimentos estaban infectadas con una carga viral muy alta: todas las plantas no tratadas murieron», explica Behrens.
En cambio, entre el 80 % y el 100 % de las plantas tratadas sobrevivieron. Los agentes edsRNA presentan otra ventaja especial: al descomponerse el paquete, se produce un conjunto de moléculas de ARNip eficientes que atacan exclusivamente al virus en diferentes sitios. Esto aumenta significativamente el efecto protector.
El equipo también ha optimizado el proceso de detección de ARNi eficientes y puede adaptar el procedimiento para detectar nuevas mutaciones virales en un plazo de dos a cuatro semanas.
«El tiempo es un factor importante: cuando surge una nueva variante del virus, podemos modificar rápidamente el agente activo en consecuencia», explica Behrens. Este enfoque también puede aplicarse a otros patógenos y plagas.
Hasta ahora, las sustancias se administraban manualmente en el laboratorio, ya sea mediante inyección o frotando las hojas de las plantas. El equipo colabora con el profesor Karsten Mäder, farmacéutico y especialista en administración de fármacos de la MLU, para que las sustancias basadas en ARN sean más duraderas y fáciles de aplicar a las plantas.
Por ejemplo, podrían pulverizarse. Al mismo tiempo, los investigadores planean ensayos de campo para probar las sustancias basadas en ARN en condiciones reales. Y están en conversaciones con empresas sobre la futura producción industrial.
Además, los nuevos productos potenciales para la protección de cultivos aún tienen que pasar por un proceso de aprobación, por lo que pasará algún tiempo antes de que un producto para combatir el virus del mosaico del pepino ingrese al mercado.
«Sin embargo, estamos convencidos de que nuestro enfoque es viable. El primer producto fitosanitario con un ingrediente activo basado en ARN fue aprobado recientemente en EE. UU.», afirma Behrens.
Más información: Marie Knoblich et al., Un nuevo nivel de protección vegetal basada en ARN: ARNdc diseñados a partir de ARNip caracterizados funcionalmente, altamente eficaces contra el virus del mosaico del pepino, Nucleic Acids Research (2025). DOI: 10.1093/nar/gkaf136
