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Discovering susceptibility genes to Rhizoctonia solani in rice as breeding targets for sheath blight disease resistance

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Una modificación en los genes de susceptibilidad podría dar lugar a variedades de arroz sostenibles

Un equipo de científicos financiado con fondos europeos ha identificado genes de susceptibilidad candidatos a tener añublo de la vaina del arroz, una enfermedad fúngica que afecta a los cultivos de cereales como el arroz, y que provoca pérdidas de rendimiento de hasta un 40 %. La modificación y la adaptación experimental de dichos genes podrían ayudar a controlar la propagación de enfermedades.

Alimentos y recursos naturales

La planta «Oryza sativa», comúnmente conocida como arroz asiático, tiene la segunda mayor producción de cereales después del maíz. Es el alimento de primera necesidad más consumido por más de la mitad de la población mundial. El añublo de la vaina del arroz, causado por el hongo patógeno necrotrófico edáfico «Rhizoctonia solani», es una enfermedad grave del arroz que afecta el rendimiento y la calidad del grano. La enfermedad plantea una preocupación creciente, especialmente en los sistemas de producción intensiva. En general, los síntomas se desarrollan en las vainas de las hojas como lesiones oblongas de color gris verdoso empapadas de agua. A medida que la enfermedad avanza, tienden a fusionarse, conformando lesiones más grandes con centros de color blanco grisáceo rodeados de bordes irregulares. Estas lesiones interrumpen el flujo de agua y nutrientes hacia la punta de la hoja.

Una alternativa a los métodos químicos para el control del añublo de la vaina del arroz

El cultivo a gran escala de las variedades semienanas y el uso intensivo de fertilizantes nitrogenados han provocado un fuerte aumento en la incidencia del añublo de la vaina en el arroz. Dado que en la actualidad no hay variedades de arroz resistentes para el cultivo, el principal método de control del añublo de la vaina consiste en el uso de fungicidas. Además, la falta de germoplasma que ofrezca resistencia dificulta los programas de mejora genética. «Identificamos satisfactoriamente genes de susceptibilidad candidatos en el arroz que podrían servir como dianas para desarrollar una resistencia fuerte, duradera y de amplio espectro al añublo de la vaina», comenta Wladimir Tameling, coordinador del proyecto RiZeSisT que recibió financiación de las Acciones Marie Skłodowska-Curie. Un gen de susceptibilidad se refiere a cualquier gen vegetal que las hace vulnerables a la infección. Lo hace favoreciendo interacciones compatibles con patógenos, lo que les permite desarrollarse y reproducirse. «El objetivo final es modificar la función de los genes de susceptibilidad para limitar la capacidad del patógeno para inducir la enfermedad», señala Johanna Acevedo-Garcia, beneficiaria de una beca Marie Skłodowska-Curie.

Dilucidación de los mecanismos moleculares de susceptibilidad a «R. solani»

Acevedo-Garcia utilizó bioensayos de hojas desprendidas para evaluar la respuesta de la planta a «R. solani». En particular, inoculó variedades de arroz con «R. solani» y utilizó un método de cribado de microcámaras para cuantificar la resistencia. Se utilizó el mismo método para realizar el análisis de secuenciación de ARN del arroz infectado, que demostró la regulación a la baja y la regulación al alza de genes inducidas por patógenos (135 y 1 091 genes, respectivamente). Estos resultados se utilizaron para identificar varios genes de susceptibilidad candidatos en el arroz. Acevedo-Garcia tuvo algunos problemas con ciertos aislados de «R. solani» obtenidos de colecciones públicas de germoplasma que afectaron su análisis. Después de secuenciar los genomas, descubrió que no eran de «R. solani» sino de un microorganismo diferente. «Otro aspecto desafiante ha sido adaptar de manera efectiva los bioensayos y obtener resultados altamente reproducibles. La investigación en este campo todavía es escasa», explica Acevedo-Garcia. «Invertimos grandes esfuerzos en esta dirección y estamos muy orgullosos de haber desarrollado bioensayos sólidos en plantas y hojas desprendidas para evaluar la respuesta de nuestro material vegetal al patógeno». Tameling concluye: «El estudio de la función de los genes de susceptibilidad en el arroz abre nuevas vías para desarrollar una resistencia de amplio espectro de los cultivos al añublo de la vaina del arroz. Nuestra investigación podría tener un gran impacto en los programas de mejora genética, lo que permitiría producir variedades de arroz mejoradas que resistan el daño provocado por «R. solani» sin los efectos secundarios de los métodos químicos».

Palabras clave

RiZeSisT, arroz, añublo de la vaina, genes de susceptibilidad, «R. solani», variedades de arroz, bioensayo, fitogenética, resistencia de amplio espectro

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