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Investigadores del Departamento de Parasitología Agrícola de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) desarrollaron una ‘vacuna vegetal’ contra microorganismos patógenos e insectos plaga, al inducir la resistencia en plantas a partir de sus mecanismos de defensa.

Fuente: www.tpsen.com

“Este desarrollo surgió con la idea de aprovechar los mismos mecanismos de defensa que poseen las plantas, contra el ataque de microorganismos fitopatógenos que ocasionan enfermedades y contra insectos plaga”, comentó el doctor Alberto Flores Olivas, profesor e investigador del Departamento de Parasitología de la UAAAN.

Esta innovación tiene como finalidad contribuir a la sustentabilidad en cultivos, al reducir la cantidad y número de aplicaciones de agroquímicos para fomentar un uso racional.

El proyecto fue desarrollado en tres etapas. Primero, los especialistas analizaron un modelo donde utilizaron plantas de tomates, extractos vegetales y un microorganismo fitopatógeno sumamente agresivo en tomate denominado Fusarium oxysporum, cepa lycopersici, que ocasiona la marchitez de las plantas de tomate.

“Primeramente, buscamos plantas que se ha reportado producen metabolitos que controlan microorganismos fitopatógenos. De todas estas plantas que evaluamos, seleccionamos una en particular (para desarrollar la ‘vacuna’) y estos metabolitos los evaluamos en forma pura y como extracto”, comentó el investigador.

En segunda instancia, fue evaluado el genoma completo de la planta de tomate, 29 mil genes aproximadamente, y se identificaron los genes que se expresaron al aplicar el microorganismo patógeno, extractos vegetales, en este caso alcamidas, y una combinación de ambos.

Finalmente, en una tercera etapa, los científicos observaron los genes que se expresaron, aquellos que se reprimieron, e identificaron los cambios fenotípicos que presentaron las plantas y qué metabolitos secundarios generaron como respuesta.

“Observando esto, hemos hecho algunas pruebas. Primero a nivel de invernadero, luego a nivel de campo, y ya seleccionando uno de los compuestos de estas alcamidas, en el cual hemos logrado resultados sumamente positivos como inductor de resistencia a enfermedades, lo que podemos llamar una ‘vacuna vegetal’. No es específica contra Fusarium (que fue el organismo contra el que se evaluó), sino que da u otorga resistencia a otro tipo de patógenos importantes como virus y bacterias; se tienen ya resultados de campo en varios cultivos con resultados muy halagadores”, aclaró el doctor Flores Olivas.

Fuente: espores.org

Hasta el momento, esta ‘vacuna vegetal’, se ha evaluado en tomate, papa; cucurbitáceas como melón y sandía; se ha probado en frutales como vid, manzano, nogal; algunas gramíneas como cebollas, lechugas, brócoli, entre otros. Comúnmente con una respuesta muy estable.

“En general este tipo de compuestos pueden aplicarse prácticamente en todo tipo de cultivos, no tiene restricciones, es una de las grandes ventajas. Además de ser compuesto orgánico, tiene menos restricciones en cultivos que son útiles para exportación, una vez teniendo el permiso de uso por parte de Cofepris”, señaló Flores Olivas.

Sobre su efectividad, el especialista especificó que con aplicación preventiva, para control de virus en cultivo de chile y cucurbitáceas, alcanzaron cifras superiores a 85 por ciento.

El científico de la UAAAN añadió que continuarán con la investigación enfocada en control de insectos plaga, ya que esta nueva ‘vacuna’ va dirigida principalmente a enfermedades vegetales derivadas de microorganismos fitopatógenos.

“Ahora la idea es incursionar en el control de insectos plaga. La línea que traemos ahí es la determinación de compuestos volátiles que emiten las plantas, que rechacen a insectos plaga, atraigan a depredadores o insectos parásitos de insectos plaga, y ver qué genes son los responsables para tratar de inducirlos en otro tipo de cultivos”.

El doctor Flores Olivas agregó que, después de más de una década de trabajo, están en acercamientos con el sector agroindustrial para lograr la transferencia de este desarrollo para el uso de los diferentes productores.

“Enfatizar que es un compuesto muy estable y que puede ser utilizado, puede ser transferido. El desarrollo que estoy comentando nos llevó unos 15 o 16 años en lograrlo, pero ya la ‘vacuna’ está lista para ser transferida para consumo de usuarios”.

LAS PLANTAS TAMBIÉN SE VACUNAN

Las vacunas para plantas son capaces de activar las defensas naturales de cada individuo, y esta respuesta defensiva puede ser utilizada como una consistente estrategia preventiva frente a formas patógenas de hongos, bacterias y virus vegetales.

En estos últimos años se han diseñado y comercializado un reducido número de vacunas destinadas a plantas basadas en una respuesta de amplio espectro. Estas novedosas estrategias de lucha contra patógenos vegetales han de escribir el futuro en los próximos años.

Las investigaciones actuales permitirán alta selectividad contra diferentes agentes patógenos en el futuro cercano, la ausencia de efectos no deseados hace que se integren perfectamente con el medio natural, evitando el impacto negativo del uso de plaguicidas tradicionales.

INMUNOLOGÍA COMPARTIDA POR PLANTAS Y MAMÍFEROS

Aunque para muchos resultará extraño, existe una similitud funcional en los sistemas de defensa que las plantas poseen y los mecanismos inmunológicos propios de mamíferos, y en particular los que denominamos de inmunidad innata. Estos mecanismos de defensa inmunológicos, tanto en plantas como en animales, son de naturaleza inducible, es decir, cuando activamos determinados receptores de la célula vegetal (PRRs, Pattern Recognition Receptor) se desencadenan las defensas naturales en plantas, que permiten hacer frente a un agente patógeno, con la finalidad última de mitigar y limitar la infección sobre la planta.

Fuente: espores.org

La activación de estos receptores (dianas de vacunas) es mediada por determinadas moléculas presentes en bacterias, hongos y virus, que generan una respuesta defensiva generalizada en toda la planta y no solo en el tejido donde ha sido activado el receptor (respuesta sistémica). Estas moléculas presentes en patógenos, desde una perspectiva evolutiva, aparecen muy conservadas por su papel relevante en la biología de estos organismos. En este sentido, se ha comprobado que en algunas ocasiones la misma molécula o región de una molécula que induce los mecanismos de defensa en plantas también lo hace en humanos.

DISEÑANDO VACUNAS VEGETALES

Para estimular las defensas naturales e inducir inmunidad en la planta, estas vacunas pueden utilizar en su diseño biomoléculas genéricamente denominas elicitores, actualmente conocidas como PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns). Estos elicitores varían dependiendo del agente causal de enfermedad contra el que vamos a inmunizar a la planta. En caso de virus patógenos se han utilizado virus atenuados o elementos estructurales de su envoltura. Este sería el caso del virus del mosaico del pepino dulce (PepMV) para el que se ha diseñado una vacuna con virus atenuados que permite inmunizar la planta. La administración de esta vacuna no reproducirá en la planta los síntomas de la enfermedad e inducirá en ella un estado de inmunización que le permitirá sobrevivir al virus.

Desde una perspectiva agronómica, esto supone salvar una gran parte de la producción cuando el virus entra en contacto con los cultivos. De igual forma ocurre en el diseño de vacunas contra bacterias y hongos patógenos. En el caso de vacunas diseñadas para patógenos de naturaleza bacteriana, se utilizan de forma exitosa derivados de lipopolisacaridos y petidoglicanos (componentes de la pared bacteriana), así como derivados de quitina en la lucha contra hongos patógenos, molécula también presente en pared celular de los hongos.

En otras ocasiones puede realizarse un cocktail de estos elicitores (quito-oligosacáridos y oligogalacturónidos) como los utilizados en la lucha contra Uncinula necator y otros hongos responsables de la enfermedad tipo oídio en plantas. Mediante el procedimiento de vacunación inoculamos estos compuestos a las plantas de esta forma simulamos que el patógeno completo inicia la colonización de tejido vegetal dispuesto a desarrollar un proceso infectivo y su consecuente enfermedad. La aplicación de estas vacunas sobre la planta se puede realizar sobre la superficie foliar o en suelo, por contacto con el sistema radicular de la planta.

LA RESPUESTA DE LAS PLANTAS

Estas vacunas inducen en toda la planta y cada una de sus células y tejidos un estado de inmunización frente al patógeno pero no sólo en el punto donde se ha inoculado la vacuna. La respuesta de la planta a estas vacunas se inicia de forma temprana a los pocos minutos de ser aplicada y su eficacia se constata a los pocos días.

Esta respuesta generalizada de defensa en la planta (Resistencia Sistémica Adquirida, SAR) tiene un especial interés agronómico en el control de los agentes patógenos en agrosistemas, evitando las infecciones posteriores, que se inician en otros tejidos de la planta alejados del foco inicial, e independientemente de ser una región aérea o subterránea.

Estos nuevos modelos de lucha contra los patógenos protagonizarán el futuro, pero para su consolidación debemos ahondar en los sistemas y mecanismos moleculares de defensa e inmunidad vegetal. Son notables las diferencias entre estas novedosas propuestas preventivas y los métodos tradicionales de control de plagas basados en plaguicidas con una potente huella ambiental, que contribuyen de forma intensa a la degradación del medio natural e interaccionan de forma permanente con los elementos de mayor fragilidad de los ecosistemas.

Fuente: espores.org

Debemos considerar que, desde el ámbito de seguridad alimentaria, se podría eliminar el uso de plaguicidas en fase de cosecha y en definitiva, mitigar la presencia de residuos sobre el producto agrícola final tal y como se muestra en la tabla de arriba.

Por otra parte, los costos de aplicación varían de forma sustancial, siendo las fitovacunas muy competitivas en términos de rentabilidad general. Esperemos y vayamos viendo cómo se incorporan al mundo agrícola estas nuevas soluciones frente a patógenos de interés.

Fuente: www.hortalizas.com, espores.org

Imagen de portada: www.tpsen.com