Agricultura Botánica y Genética Europa

Protección de plantas: los investigadores desarrollan un nuevo kit de vacunación modular


Podría ser significativamente más fácil vacunar plantas contra virus en el futuro. Los científicos de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU), el Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal (IPB) y el Consejo Nacional de Investigación en Italia (CNR) han desarrollado un nuevo método que permite la rápida identificación y producción de sustancias adaptadas con precisión que combaten diferentes patógenos Los investigadores discuten su trabajo en la revista Nucleic Acids Research.


por Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg


El nuevo método se basa en un programa de defensa molecular de plantas que se desencadena, por ejemplo, por infecciones virales.. Durante un ataque de virus, las células de la planta sirven como huésped para multiplicar el virus, lo que resulta en la creación de moléculas de ácido ribonucleico (ARN) virales. Las plantas pueden detectar y cortar estas moléculas con unas tijeras enzimáticas especiales. Este proceso produce pequeños ARN interferentes (ARNip) que se extienden por toda la planta y pueden iniciar una segunda etapa de defensa. Aquí, las moléculas de siRNA se unen a los llamados complejos de proteínas Argonaute y los conducen a los RNA de virus, que, en el mejor de los casos, se pueden desmantelar y descomponer en compuestos inofensivos. «Al implementar este proceso de dos etapas, la planta está tratando de protegerse del virus tanto en el sitio de la infección como en toda su estructura», dice el profesor Sven-Erik Behrens del Instituto de Bioquímica y Biotecnología de MLU.

Sin embargo, el proceso no es particularmente eficiente, como explica el bioquímico: «Cuando se produce una infección viral, se producen muchas moléculas de ARNsi diferentes, pero muy pocas de ellas tienen un efecto protector. La mayoría simplemente satura los complejos de argonautas, dejándolos inactivos «. El equipo de Behrens ha descubierto una nueva forma de identificar las pocas moléculas de ARNsi antivirales eficaces para diferentes virus y utilizarlas como vacunas vegetales. Los científicos han desarrollado un proceso de selección.basado en extractos de células vegetales, que se está utilizando en lugar de largos y complejos esfuerzos de mejoramiento. Para calificar como posibles vacunas, las moléculas de siRNA deben tener dos propiedades clave: por un lado, tienen que unirse fuertemente a los complejos de argonauta. Por otro lado, tienen que conducir estas proteínas a sitios de los ARN virales que son accesibles para la degradación mediada por argonautas.

El equipo de científicos ya ha podido demostrar la efectividad de su nuevo método en el laboratorio. Para lograr esto, dos grupos de la planta de tabaco N. benthamiana se infectaron con un virus modelo que ataca a los tomates y el tabaco. Antes de infectarse, un grupo fue vacunado con moléculas de ARNsi altamente eficientes que los investigadores habían identificado utilizando el nuevo método. El otro grupo no recibió ningún tratamiento. Los efectos fueron sorprendentes: después de seis semanas, el 90 por ciento de las plantas vacunadas no mostraron signos de infección, pero todas las plantas no tratadas habían sido destruidas por el virus.

El método del equipo de investigación de MLU sigue el principio modular. «Si el patógeno cambia o la planta necesita protección contra otro virus , el proceso de detección establecido permite que las moléculas de ARN adecuadas combatan el patógeno respectivo para ser identificadas muy rápidamente. Esto significa que podemos ser muy flexibles cuando se trata de combatir nuevas plagas, «Behrens concluye. Se ha presentado una solicitud de patente para el método.

Los investigadores esperan continuar explorando y mejorando su método en el futuro. Por ejemplo, aún no está claro cuánto tiempo durará una vacuna en diferentes especies y si se pueden crear depósitos de medicamentos en las plantas. Otros estudios aclararán cómo se pueden producir vacunas en grandes cantidades y cómo las plantas pueden aplicarlas o absorberlas. Según Behrens, es concebible un aerosol que se puede aplicar en invernaderos: «Los productores de tomate tienen que lidiar con las moscas blancas, por ejemplo, y estas pueden transferir virus de una planta a otra muy rápidamente». Hasta ahora, los pesticidas se han utilizado para matar a los insectos. El nuevo desarrollo de MLU podría ser una alternativa mucho más amable tanto para los insectos como para el medio ambiente.


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