El hongo que emplea un camuflaje molecular para infectar a las plantas

Cientificos de la Universidad de Cordoba han descubierto la estrategia que emplea el hongo Fusarium oxysporum, que produce importantes daños en los cultivos del platano y del tomate. El patogeno se disfraza con una molecula parecida a la de su hospedador para no ser detectado por el sistema inmune de las plantas que parasita e infecta. De este modo, el parasito aumenta la eficacia de sus ataques y se vuelve mas agresivo.

En las guerras, se emplean artimañas poco licitas para sorprender al enemigo. Un ejemplo es imitar el uniforme del rival para colarse en sus lineas y causar estragos. Esta accion se llama operacion de falsa bandera y es muy parecida a la que emplea el hongo Fusarium oxysporum para infectar las plantas que parasita y evitar ser detectado por el sistema inmune. Este hongo produce importantes daños en cultivos como el del platano o del tomate.

Un equipo de cientificos de la Universidad de Cordoba (UCO) ha descubierto que una de las banderas que enarbola el hongo es una pequeña proteina muy parecida a la que tiene el vegetal victima del ataque, que no solo bloquea la accion defensiva, sino que ademas vuelve mas agresivo al invasor.

El equilibrio entre la acidez y la alcalinidad es fundamental para todos los organismos y, tambien en el reino vegetal. Las plantas se mueven en un filo en torno a un pH neutro. El suelo y otros factores ambientales pueden alterar el equilibrio y afectar su desarrollo. Por ejemplo, un entorno mas alcalino hace que la raiz frene su crecimiento, por lo que la adquisicion de nutrientes se ralentiza y afecta al porte de la planta, que secreta una hormona llamada RALF para regular su propio pH y asi crecer y desarrollarse correctamente.

Muchos hongos patogenos tienen la capacidad de elevar el pH de la planta, aunque hasta ahora no se conocia el mecanismo de la alcalinizacion ni tampoco su importancia en la infeccion. Ahora, el equipo de la UCO, liderado por Antonio Di Pietro, ha descrito que el aumento del pH activa una proteina del hongo fundamental para atacar la planta. Con esta proteina, el agente se vuelve mas infeccioso. Este efecto fue descrito en la tesis doctoral de David Segorbe, depositada en la universidad.

Pero los cientificos han ido mas alla: “Al analizar la secuencia del genoma del hongo Fusarium oxysporum observamos que habia una secuencia identica a la que codifica la hormona RALF de las plantas”, explica Di Pietro, catedratico en el departamento de Genetica de la UCO. Los investigadores proponen que, a lo largo de la evolucion, el hongo puede haber importado este gen directamente de la planta.

Al igual que otros microorganismos patogenos como las bacterias, el hongo manipula a su huesped para que este no dispare contra el su sistema inmune. Para ello, los microorganismos invasores han desarrollado un tipo especial de moleculas llamadas efectores que actuan directamente sobre el organismo atacado, haciendole creer que es parte de su bando.

En un trabajo experimental realizado en tomate (Solanum lycopersicum), los investigadores observaron que la planta no reconoce como extraño al hongo, ya que emplea herramientas geneticas similares a las del vegetal, concretamente el efector RALF, cuya secuencia genetica comparte con la planta.

De esta manera, el parasito logra escabullirse del sistema defensivo al mismo tiempo que modifica el pH de la planta, alcalinizandolo. En el ambiente mas basico, el efecto es doble: no solo deja de crecer la raiz de la planta, sino que el propio invasor se vuelve mas agresivo. Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Nature Microbiology.

Manipular las plantas para que no caigan en el engaño

Los cientificos se preguntaron entonces si una planta que no fuera capaz de responder con el pH estaria menos afectada por el ataque de falsa bandera del hongo. A partir de esa hipotesis, el grupo estudio la infeccion del hongo en un mutante de la planta modelo Arabidopsis thaliana que tenia anulado el receptor para la hormona RALF. Aquellas plantas que tenian alterado su sistema de regulacion del pH no eran capaces de reconocer tampoco el ardid del invasor, por lo que resultaban menos afectadas por el ataque que las que que si caian en la trampa.

A raiz de ese descubrimiento, algunos cientificos y empresas quieren impedir ahora la argucia del hongo y reforzar el sistema defensivo de la planta, manipulando el receptor de la hormona RALF. “Se quiere evitar que los cultivos de interes comercial sean manipulados por los patogenos”, resume Di Pietro. Entre otros, se pretende aplicar esta estrategia al platano (Musa paradisiaca), un cultivo que se ve gravemente afectado por el ataque deFusarium oxysporum en los paises productores.

Referencia bibliografica:

Sara Masachis, David Segorbe, David Turrà, Mercedes Leon-Ruiz, Ursula Furst, Mennat El Ghalid, Guy Leonard, Manuel S. Lopez-Berges, Thomas A. Richards, Georg Felix and Antonio Di Pietro, A fungal pathogen secretes plant alkalinizing peptides to increase infection. Nature Microbiology. (2016) 16043. doi: 10.1038/NMICROBIOL.2016.43

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