Objetivos moleculares para reforzar la inmunidad de las plantas
Las plantas no solo son una fuente primaria de alimentos, sino que también ayudan a regular el clima y proporcionan entornos para una gran variedad de especies. Por lo tanto, garantizar la salud de las plantas es fundamental para nuestro bienestar general. Ese fue el objetivo del proyecto DeCaETI, que exploró el papel del calcio en la inmunidad de las plantas. Aunque el calcio contribuye a desencadenar respuestas de defensa contra los agentes patógenos detectados, aún no se conocen con exactitud los medios por los que se regula esta respuesta. «Queríamos averiguar más sobre cómo la señalización del calcio es activada directamente por los receptores de repetición rica en leucina (NLR) de unión a nucleótidos de las plantas», explica Yuxiang Jiang(se abrirá en una nueva ventana), actualmente profesor en la Universidad Forestal de Pekín(se abrirá en una nueva ventana) y miembro del proyecto DeCaETI, financiado con fondos europeos. Esos NLR vegetales son receptores inmunitarios intracelulares que detectan en primer lugar los ataques de patógenos. «Elucidar este vínculo específico entre la percepción de patógenos por los NLR y el inicio de la señalización de calcio es esencial para comprender los primeros pasos de una respuesta inmunitaria robusta», añade Jiang.
Dinámica del calcio y receptores inmunitarios intracelulares
El proyecto DeCaETI, coordinado por el laboratorio de Pingtao Ding(se abrirá en una nueva ventana) en el Instituto de Biología de Leiden(se abrirá en una nueva ventana) de la Universidad de Leiden(se abrirá en una nueva ventana) y apoyado por las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), pretendía arrojar luz sobre este vínculo. «Queríamos descifrar la dinámica del calcio activada por estos receptores inmunitarios intracelulares (NLR) y caracterizar el papel de los NLR en la producción de firmas de calcio», explica Jiang. «También queríamos identificar calmodulinas (proteínas de unión al calcio) y otras proteínas sensibles al calcio que decodifican estas firmas de calcio durante la activación inmune mediada por NLR». Para ello, Jiang aplicó varias técnicas avanzadas en esta investigación. Por ejemplo, con el fin de visualizar la dinámica del calcio en las células tras estímulos inmunitarios, construyó junto con sus colegas un marcador que resaltaba esta dinámica simultáneamente en el núcleo y el citosol. «Nos centramos en un grupo específico de NLR, los NLR auxiliares», explica Jiang. «Descubrimos que diferentes NLR auxiliares pueden inducir la expresión de genes de inmunidad en diferentes momentos, lo que refleja las propiedades reguladoras tanto espaciales como temporales de la inmunidad innata de las plantas, y permite así a la planta adoptar una estrategia paso a paso para defenderse».
Apoyo a la salud de las plantas con NLR auxiliares
Estos hallazgos podrían tener importantes implicaciones para la salud de las plantas, ya que los NLR auxiliares representan un objetivo importante para reforzar la respuesta inmunitaria. «Al identificar una diana potente y universal, esta investigación podría impulsar directamente la mejora inteligente de los cultivos», señala Jiang. «Los NLR auxiliares actúan como amplificadores centrales de la respuesta inmunitaria de las plantas. Al aportar pruebas de que son un punto de apoyo clave, posibilitamos estrategias que podrían mejorar la resistencia a enfermedades de amplio espectro». Por ejemplo, los productores podrían usar la edición genética de última generación (como CRISPR mejorado, edición primaria) o la selección asistida por marcadores para optimizar los genes NLR auxiliares, creando cultivos con una inmunidad innata más fuerte y duradera. Eso también reduciría la dependencia de los plaguicidas químicos y aumentaría la estabilidad del rendimiento.
Aplicación de los resultados a los cultivos clave
Los próximos pasos incluyen trasladar los descubrimientos del proyecto del laboratorio al campo. «En primer lugar, nos gustaría aplicar nuestros hallazgos a cultivos clave como el tomate y la cebada utilizando técnicas de edición genética para diseñar NLR auxiliares optimizados», añade Jiang. También está en preparación un programa de cribado químico para identificar y desarrollar compuestos de moléculas pequeñas que puedan estimular de forma segura y eficaz la actividad de los NLR auxiliares. «Este doble método —mejoramiento genético e innovación agroquímica— proporcionará herramientas prácticas para fortificar la resiliencia de los cultivos, reducir la dependencia de los plaguicidas e integrar estas soluciones en prácticas agrícolas sostenibles», afirma Jiang.
