Las plantas pueden saltarse a los intermediarios y reconocer directamente los hongos causantes de enfermedades

Las enfermedades fúngicas denominadas colectivamente “mildiú polvoriento” afectan a una amplia gama de especies de plantas, incluidos los cereales de importancia agrícola, como la cebada, y dan lugar a reducciones significativas en el rendimiento de los cultivos.

Los hongos que causan el mildiú polvoriento liberan las llamadas moléculas efectoras dentro de las células de las plantas, donde manipulan la fisiología y el sistema inmunológico del huésped. En respuesta, algunas plantas han desarrollado genes de resistencia (R), generalmente receptores inmunes intracelulares, que reconocen la infección al detectar los efectores del hongo, lo que a menudo conduce a la muerte de las células de la planta en el lugar del intento de infección para limitar la propagación del hongo. En la vista prevaleciente, el reconocimiento directo de los efectores por los receptores inmunes es más bien un evento raro en las interacciones planta-patógeno, sin embargo,

En poblaciones de cebada, uno de los receptores de mildiu pulverulento, denominado locus a (Mla), ha experimentado una diversificación pronunciada, lo que resulta en un gran número de diferentes variantes de proteínas MLA con secuencias de ADN altamente similares (> 90 por ciento). Esto sugiere la coevolución con efectores de mildiu polvoriento, pero la naturaleza de la relación evolutiva y las interacciones entre el receptor inmune y los efectores sigue sin estar clara.

Para abordar estas preguntas, Isabel Saur, Saskia Bauer y sus colegas del departamento de Paul Schulze-Lefert aislaron por primera vez varios efectores de hongos de mildiu recolectados en el campo. Excepto por dos, estas proteínas eran todas muy divergentes entre sí. Cuando los autores expresaron los efectores junto con los receptores MLA correspondientes, esto llevó a la muerte celular.no solo en cebada sino también en células de tabaco distantes, lo que sugiere que no se requieren otras proteínas de cebada para el reconocimiento. Usando la bioluminiscencia como un marcador para las interacciones proteína-proteína directas, los científicos encontraron asociaciones específicas de pares efector-MLA en extractos de hojas de tabaco. De manera similar, un ensayo de interacción proteína-proteína en levadura también reveló interacciones solo de pares de efector-MLA correspondientes. Estos resultados sugieren que las variantes del receptor de MLA altamente relacionadas con la secuencia detectan directamente los efectores fúngicos no relacionados.

La enfermedad de las plantas es una de las principales causas de pérdida de rendimiento en los cultivos. La transferencia de genes de la planta R entre especies es un enfoque potencialmente poderoso para generar cultivos resistentes a enfermedades. El descubrimiento de los autores de que múltiples variantes del mismo gen de resistencia son capaces de unirse a proteínas patógenas diferentes, también en especies de plantas relacionadas distantes, subraya el potencial de este enfoque y concuerda con el descubrimiento anterior de que las versiones de trigo de Mla, Sr33 y Sr50, proporcionan resistencia a las enfermedades al aislado de la roya del tallo Ug99, una amenaza importante para la producción mundial de trigo.

Paul Schulze-Lefert ve otras aplicaciones emocionantes en el horizonte: “Nuestro descubrimiento de que las interacciones directas entre el receptor y el efector están muy extendidas para los receptores de MLA sugiere que puede ser posible diseñar racionalmente receptores sintéticos para detectar los efectores de patógenos que escapan a la vigilancia del sistema inmunológico de la planta” .

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