por el Centro de Ciencias de las Plantas Donald Danforth
Investigación dirigida por Rebecca Bart, Ph.D., miembro asociado, y Nigel Taylor, Ph.D., miembro asociado e investigador distinguido de Dorothy King, Donald Danforth Plant Science Center, y sus colaboradores en ETH Zurich, Universidad de California Los Ángeles, y el Instituto Nacional de Investigación de Recursos de Cultivos (NaCRRI) en Uganda, ha identificado una mutación genética que confiere resistencia a la enfermedad del mosaico de la yuca (CMD).
Sus hallazgos tienen implicaciones significativas para mejorar el rendimiento de la yuca y mantener los ingresos de los agricultores frente a una enfermedad generalizada, y su descubrimiento también podría arrojar luz sobre la resistencia a enfermedades en otros cultivos importantes. Este trabajo fue publicado recientemente en Nature Communications .
La yuca, un cultivo de raíz feculento rico en carbohidratos, es uno de los alimentos básicos más importantes del mundo; alimenta a casi mil millones de personas, principalmente en los trópicos. La yuca se considera un alimento básico en muchos países en desarrollo, especialmente entre los pequeños agricultores, debido a su tolerancia a la sequía y su capacidad para crecer en suelos pobres. Sin embargo, los agricultores de África, India y el sudeste asiático, algunas de las regiones productoras de yuca más grandes del mundo, sufren con demasiada frecuencia enormes pérdidas de rendimiento debido a la CMD. Las plantas infectadas con CMD se atrofian y no desarrollan completamente las raíces de almacenamiento que se utilizan como alimento.
La enfermedad del mosaico de la yuca es causada por una familia de virus estrechamente relacionados . El virus secuestra el sistema de replicación del ADN de la yuca, comprometiendo su desarrollo y, por lo tanto, suprimiendo el rendimiento. «Mejorar mejores variedades de yuca resistentes a la CMD tiene implicaciones significativas para asegurar los medios de vida de los pequeños agricultores», explica Taylor. Existen variedades de yuca resistentes a la CMD y se cree que fueron originalmente identificadas y seleccionadas por los agricultores hace muchas décadas. Muchas de estas variedades todavía se cultivan ampliamente y los fitomejoradores las utilizan como fuentes de resistencia para crear variedades nuevas y mejoradas de yuca.
«La yuca sigue siendo un misterio en muchos sentidos», dice Taylor, «en comparación con el maíz o la soja, donde cientos de laboratorios de investigación han estado trabajando en estos cultivos durante décadas». Hace varios años, el equipo de Taylor descubrió inesperadamente plantas en el campo que habían perdido la resistencia a la CMD, lo que desencadenó la presente investigación sobre la base genética de la resistencia al virus. «Si la resistencia a CMD no se hubiera perdido misteriosamente», describe Bart, «es posible que nunca hubiéramos ido tras este proyecto».
Los investigadores supieron de inmediato que habían descubierto algo importante. Con el apoyo inicial del Instituto para el Mejoramiento Internacional de Cultivos del Centro Danforth, el equipo de Danforth inició experimentos para descubrir la base genética de la resistencia a la CMD. La colaboración creció para incluir socios en NaCRRI, UCLA y ETH-Zurich y fue apoyada con fondos adicionales de la Fundación Bill & Melinda Gates.
Al identificar la región genética exacta que confiere resistencia a la CMD, de hecho, hasta un solo nucleótido, su trabajo arroja luz sobre cómo se adquirió la resistencia y cómo mantener la resistencia para asegurar rendimientos en el futuro. Además, virus similares «atacan muchos otros cultivos, incluidos el algodón y el tomate», dice Bart. «Este descubrimiento también podría proporcionar estrategias de resistencia a enfermedades en esos cultivos».
Estudiar la yuca en el campo es crucial para los descubrimientos de los investigadores. Durante dos años, el equipo de NaCRRI cultivó yuca y documentó la prevalencia de la enfermedad en Uganda, un «punto crítico» reconocido para la CMD. El Centro Danforth y NaCRRI, que tiene su sede cerca de Kampala, han construido una relación duradera, lo que permite niveles de colaboración y recursos compartidos entre instituciones.
Estos nuevos hallazgos fueron el resultado de combinar la experiencia de investigadores de todo el mundo, e incluyeron contribuciones críticas del Dr. Ben Mansfeld, asociado posdoctoral y coprimer autor del Danforth Center, el investigador asociado Kerrigan Gilbert y otros coautores clave. «Los otros colaboradores», agrega Taylor, «fueron los agricultores de África que identificaron las plantas resistentes a la CMD y las mantuvieron durante generaciones. Ahora hemos descubierto el gen detrás de la resistencia».
El descubrimiento de una única mutación que confiere resistencia a la CMD ha abierto la puerta a más preguntas y oportunidades. En primer lugar, explica Bart, «necesitamos entender el mecanismo por el cual la mutación confiere resistencia». Comprender el mecanismo de la resistencia probablemente arrojará luz sobre qué tan estable será la resistencia con el tiempo.
«Hay mucho más que aprender», concluye Taylor. «¿Cuántos otros secretos hay sobre la yuca que todavía tenemos que descubrir?» El equipo de investigación continuará sus estudios colaborativos y globales de la yuca y, en el proceso, destacará la importancia de centrar la investigación en cultivos menos conocidos.
Más información: Yi-Wen Lim et al, Mutaciones en la subunidad 1 de la ADN polimerasa δ cosegregan con resistencia de tipo CMD2 a los geminivirus del mosaico de yuca,
Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31414-0
