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A new crop protection strategy by chemical priming of the plant immune system

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Una nueva tecnología prepara el sistema inmunitario de los cultivos frente a ataques

Los consumidores de Europa y el resto del mundo están cada vez más preocupados por la presencia de plaguicidas en los productos alimenticios agrícolas y el medio ambiente. Por lo tanto, se necesitan con urgencia estrategias eficaces de protección de cultivos que minimicen y, en última instancia, eliminen la dependencia de los plaguicidas, a la vez que sean viables económicamente para los agricultores.

Cambio climático y medio ambiente
Alimentos y recursos naturales

Cada año, se pierde una gran parte de las cosechas mundiales debido a las enfermedades vegetales. A pesar de que los plaguicidas ayudan a reducir estas pérdidas, también generan preocupaciones sobre la resistencia a estos productos y su repercusión sobre la salud y el medio ambiente. Una de las alternativas consiste en tratar las plantas con agentes químicos activadores del sistema inmunitario que aumentan su resistencia a las plagas y las enfermedades. Esta protección duradera se basa en una forma de memoria inmunitaria que permite a las plantas generar una respuesta inmunitaria más eficaz y más rápida frente a ataques futuros. El proyecto ChemPrime, financiado con fondos europeos, afrontó este reto al favorecer la adopción de agentes químicos activadores para plantas como estrategia de protección de cultivos. «El objetivo de esta iniciativa era obtener conocimientos específicos para facilitar la transformación de la investigación fundamental sobre la memoria inmunitaria inducida químicamente en las plantas en estrategias de protección de cultivos», declara Jurriaan Ton, coordinador del proyecto.

Información relevante

El proyecto colaboró con empresas agrotecnológicas para identificar posibles obstáculos a la adopción de estos productos químicos activadores como tecnología de protección de cultivos y determinar las vías de comercialización. Los investigadores también aumentaron la eficacia de la síntesis de estos productos para reducir los costes de producción y lograr que sean más asequibles e interesantes para el uso agrícola. Investigaciones anteriores identificaron mecanismos a través de los cuales determinadas sustancias químicas, los beta-aminoácidos, pueden inducir una resistencia de amplio espectro con efectos secundarios mínimos sobre el crecimiento de la planta. «Un proyecto anterior del Consejo Europeo de Investigación llamado, PRIME-A-PLANT, aportó información fundamental sobre cómo las plantas perciben y reaccionan a las sustancias químicas que activan el sistema inmunitario. ChemPrime transformó estos descubrimientos en una estrategia de protección de cultivos gracias a su colaboración con partes interesadas comerciales», explica Ton.

Una nueva tecnología

El trabajo inicial del proyecto implicó una investigación traslacional a fin de convertir este concepto en un producto más atractivo para las partes interesadas comerciales. «Hemos identificado dianas genéticas para mejorar la eficacia de la respuesta de activación del sistema inmunitario a los beta-aminoácidos seleccionados. También hemos estudiado la eficacia de estos productos químicos activadores en una serie de enfermedades vegetales importantes en términos económicos, la presencia de residuos químicos en los productos agrícolas y la importancia de la fórmula química para aplicaciones en diferentes sistemas de producción», señala Ton. En la segunda fase del proyecto, se determinaron vías para la comercialización y la aplicación de productos químicos activadores del sistema inmunitario como nueva tecnología de protección de cultivos. Esta investigación ha confirmado la necesidad de una selección genética (y, posiblemente, epigenética) de las variedades de cultivos que respondan de forma óptima a los productos químicos activadores como método para adaptar la tecnología a cultivos específicos. Además, se descubrió que los sistemas de producción hidropónica, como los invernaderos y los huertos urbanos verticales, constituyen la vía más factible y sin obstáculos hacia la aplicación de esta tecnología, mientras que el uso de productos químicos activadores en sistemas de producción en suelo requieren la optimización específica para cada cultivo de una tecnología de recubrimiento de semillas de liberación prolongada. Cabe destacar que esta investigación también señaló la necesidad de procesos de síntesis rentables para los productos químicos activadores del sistema inmunitario a fin de aumentar la posible demanda de la industria fitosanitaria.

Compromiso comercial

ChemPrime obtuvo resultados valiosos desde un punto de vista científico y traslacional. «Hemos descubierto nuevos genes reguladores de la percepción, la señalización y el equilibrio de la activación inmunitaria química de las plantas —declara Ton—. Las empresas de mejora genética de cultivos pueden emplear estos genes para seleccionar variedades que respondan de forma positiva a estos productos químicos inductores de resistencia. Nuestros hallazgos también ofrecieron nuevas pistas sobre los mecanismos por los cuales las plantas activadas conservan una memoria inmunitaria epigenética». Nuestra colaboración con el sector agrotecnológico nos permitió comprender mejor el potencial de aprovechamiento de los agentes químicos de activadores del sistema inmunitario, así como las demandas y expectativas de las partes interesadas relativas a las nuevas estrategias de protección de cultivos. «Esto ha dado lugar a una nueva asociación de investigación con una empresa de semillas cuyo objetivo es aprovechar la variación epigenética de la lechuga para optimizar la activación inmunitaria contra el mildiu. Además, ChemPrime está analizando oportunidades de financiación para crear una empresa derivada dedicada a la producción bioquímica de beta-aminoácidos bioactivos», concluye Ton.

Palabras clave

ChemPrime, activación del sistema inmunitario, protección de cultivos, plantas, plaguicidas, memoria inmunitaria, beta-aminoácidos inductores de resistencia, ácido R-beta-aminobutírico, R-beta-homoserina

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