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Fusarium oxysporum mediated underpinning of cell type-specific modulation in multiple host interaction

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El hongo parásito que causa el marchitamiento y la muerte de las plantas causa estragos en diferentes cultivos

«Fusarium oxysporum» (Fo) es un temible parásito que, atraído por los productos químicos de las raíces de las plantas, invade su hospedador y le causa un colapso masivo y la muerte. Mediante el estudio de su diálogo molecular con diferentes plantas, los investigadores de la Unión Europea del proyecto FOUNDATION buscan nuevas estrategias de control.

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Existen más de 120 especies de Fo, cada una de las cuales está adaptada a un cultivo específico. No es de extrañar entonces que este parásito transmitido por el suelo cause pérdidas económicas gigantescas en campos e invernaderos de todo el mundo. «Una cepa de este hongo surgida recientemente, la “raza tropical 4” (TR4), amenaza actualmente con erradicar la producción mundial de plátanos», subraya Antonio Di Pietro, coordinador del proyecto y profesor de genética de la Universidad de Córdoba.

El parásito «habla» a las moléculas de la planta hospedadora

Los investigadores estudiaron la interacción de Fo en tres especies de plantas diferentes: tomate, plátano y la planta modelo, «Arabidopsis». «Esto nos permite identificar los mecanismos conservados que subyacen a las etapas de infección biotrófica de la enfermedad de marchitamiento por Fo durante la interacción con un amplio rango de hospedadores», subraya Di Pietro. Hace algún tiempo, el equipo de investigación descubrió un mecanismo de detección de quimiotrópico por el cual este hongo localiza las plantas en el suelo y crece hacia los factores quimiotácticos liberados por las raíces. Después, el invasor crece silenciosamente sin síntomas en la corteza de la planta, tras lo cual coloniza el tejido vascular, lo que a menudo provoca la muerte de la planta. Un segundo tipo de interferencia molecular se produce en la fase biotrófica de la infección de la raíz cuando el hongo crece entre las células de la corteza de la raíz, el apoplasto. Di Pietro explica lo siguiente: «Mediante el uso de la proteómica de descubrimiento, estamos buscando moléculas de señalización fundamentales de ambas partes que probablemente den forma al diálogo molecular biológico».

La evasión del sistema inmunitario de la planta es la clave para una infección de éxito

FOUNDATION ofrece los primeros atisbos de la etapa de infección biotrófica de Fo. Por ejemplo, actualmente no está claro cómo evade el reconocimiento por parte del sistema inmunitario de la planta. Los resultados obtenidos hasta ahora indican que Fo segrega un conjunto diferente de proteínas efectoras previamente desconocidas que pueden ser cruciales para el establecimiento de la biotrofia. Amey Redkar, beneficiaria de una beca de investigación Marie Skłodowska-Curie, estudia estos primeros efectores secretados en las diferentes cepas de hongos que infectan el tomate, el plátano y la «Arabidopsis». «Comprender los procesos vegetales que son modulados por el patógeno para el establecimiento de la compatibilidad nos permitirá desarrollar una resistencia sostenible», señala Di Pietro.

Aplicaciones para la resistencia a la infección en otros cultivos

Las pruebas obtenidas hasta ahora en el marco de FOUNDATION sugieren que, al igual que otras interacciones entre hongo y planta, la resistencia contra Fo se basa en el reconocimiento molecular de las moléculas del hongo por parte de los receptores específicos de la planta hospedadora. Esto inicia la posterior respuesta inmunitaria de la planta. Sin embargo, los patógenos pueden cambiar la estructura de estas moléculas o dirigirse al sistema de defensa de la planta con efectores que suprimen la respuesta inmunitaria. El conocimiento detallado de la «carrera armamentista» entre Fo y sus hospedadores revelará nuevas estrategias de resistencia o, incluso, la transferencia de genes de resistencia entre diferentes cultivos.

Problemas para conseguir suficientes hongos con los que trabajar

La obtención de suficiente biomasa fúngica para el análisis de señales fúngicas biotróficas ha sido un desafío constante. La aplicación de la estrategia de hospedaje multimodal del proyecto para la interacción entre el tomate y Fo sirvió como el sistema principal para el análisis. «Al poder transferir al sistema patológico del plátano, esto también nos dio la oportunidad de validar nuestros resultados en diferentes plantas hospedadoras», añade Redkar. La aplicación de fungicidas en el suelo está ahora prohibida en la mayoría de los entornos agrícolas, por lo que la mejora de la resistencia de las plantas es la forma más eficaz de controlar la enfermedad del marchitamiento vascular. Di Pietro recapitula: «FOUNDATION proporcionará conocimientos fundamentales sobre la biología molecular del marchitamiento vascular y abrirá nuevas vías para la mejora genética de los cultivos en términos de resistencia».

Palabras clave

FOUNDATION, planta, resistencia, hongo, marchitamiento, sistema inmunitario, respuesta inmunitaria, «Fusarium oxysporum»

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21 Diciembre 2018