Escudo de la Universidad Politécnica de Madrid

Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas

El uso de moléculas derivadas de la pared celular vegetal mejora la respuesta inmune de los cultivos

Un estudio con participación de investigadores del CBGP y la ETSIAAB propone nuevos métodos sostenibles para la protección frente a plagas y patógenos.


19-06-2020

Si bien las enfermedades de los cultivos vegetales tienen consecuencias devastadoras para la agricultura, causando pérdidas de hasta el 30% en algunos casos, las plantas han evolucionado para desarrollar sistemas inmunes que les permitan percibir los patógenos y defenderse. Un elemento clave en este sistema es la pared celular de la planta, una estructura compleja que rodea a todas las células vegetales y que es continuamente modificada por sus interacciones con microorganismos y elementos ambientales. Estas modificaciones alteran la integridad de la pared celular y a menudo activan la inmunidad de las plantas y las respuestas de resistencia a las enfermedades.

En la actualidad, numerosos científicos trabajan en mejorar la resistencia a las enfermedades de los cultivos mediante el avance del conocimiento del sistema inmune de las plantas. Ahora, un estudio en el que ha participado investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), el Instituto Nacional de Tecnología Agraria de Madrid (INIA) y de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (ETSIAAB), han descubierto que las empresas del sector agrario podrían usar extractos inmunoactivos obtenidos a partir de paredes celulares vegetales para desarrollar tratamientos que mejoren la protección de cultivos frente a patógenos y plagas de manera sostenible.

Antonio Molina y su grupo de investigación en el CBGP-UPM-INIA tienen como objetivo de su línea de comprender el papel de la pared celular en la regulación de las respuestas de resistencia de las plantas a los patógenos. Para lograrlo, en primer lugar seleccionaron una colección de mutantes con alteraciones en la composición/estructura de sus paredes celulares y analizaron su resistencia a diferentes patógenos.




"Nuestros resultados respaldan el potencial uso de formulaciones basadas en moléculas derivadas de la pared celular que desencadenan respuestas inmunes", explica Antonio Molina. "El uso de tales formulaciones podría presentar un tratamiento simple, sostenible y efectivo para proteger los cultivos contra enfermedades causadas por microorganismos y otros estreses ambientales".

La investigación se centró en el gen Arabidopsis Response Regulator 6 (ARR6), que está involucrado en las respuestas mediadas por las hormonas vegetales conocidas como citoquininas. Los investigadores demostraron que ARR6 es en realidad un regulador de la composición de la pared celular y de las respuestas de resistencia de la planta modelo Arabidopsis thaliana contra diferentes patógenos que causan enfermedades importantes en los cultivos. Este descubrimiento refuerza el papel de la pared celular de la planta en la modulación de respuestas inmunes específicas.

"Hemos identificado fracciones de la pared celular del mutante ARR6 enriquecidas en pectinas que tienen una mayor actividad para desencadenar respuestas de defensa en las plantas de Arabidopsis", dice Molina. "Este hallazgo indica que las paredes celulares del mutante ARR6 tienen una composición diferencial que las de las plantas de tipo silvestre, y que podrían contener moléculas que contribuyen a la respuesta de resistencia diferencial a los hongos y bacterias observadas en estas plantas". Esto apunta a la existencia de numerosos nexos entre la composición de la pared, la señalización de inmunidad innata y la resistencia a las enfermedades ".

El grupo de investigación de Antonio Molina se sorprendió al descubrir que las respuestas de resistencia diferencial activadas en plantas ARR6 no eran las respuestas "clásicas" de resistencia a enfermedades caracterizadas hasta ahora, lo que indica que se descubrirán nuevos mecanismos defensivos asociados con la alteración de la composición de la pared celular, como las respuestas inmunes descritas en su artículo “Arabidopsis Response Regulator 6 (ARR6) Modulates Plant Cell-Wall Composition and Disease Resistance”, publicado en Molecular Plant-Microbe Interactions (MPMI).

En el trabajo han participado también investigadores de la Universidad de Toulouse, del Laboratorio de Investigación de Ciencias Vegetales de la Universidad Paul Sabatier (ambas en Francia), del Real Instituto de Tecnología (KTH, Suecia) y de la Universidad de Adelaida (Australia).



Fuente: Comunicación UPM.