Los científicos descubren una manera de derrotar a los cultivos

Por Universidad de California - Riverside5 de agosto de 2023

Los investigadores han descubierto que el moho gris utiliza burbujas de lípidos para transportar ARN que silencia la inmunidad de las plantas, provocando pérdidas de miles de millones de cultivos. Los hallazgos pueden conducir a nuevos fungicidas ecológicos que se dirijan a estas burbujas, proporcionando potencialmente una solución eficaz sin productos químicos tóxicos.

El moho gris, el culpable de las pérdidas anuales de miles de millones de cultivos al infectar una amplia variedad de frutas y verduras, incluidas las bayas y los tomates, ha sido un problema persistente para los agricultores. Ahora, los investigadores han descubierto un nuevo método para combatir este moho sin la necesidad de bañar los cultivos con productos químicos tóxicos.

Si alguna vez te has encontrado con una fresa cubierta de una sustancia gris difusa, has sido testigo de los efectos del moho gris. Este formidable hongo afecta a más de 1.400 tipos de plantas y hasta ahora no ha existido una cura eficaz. La clave para controlarlo podría residir en el descubrimiento de “burbujas” de lípidos secretadas por las células del moho, una característica que algunos científicos habían pasado por alto anteriormente por considerarla sin importancia.

De hecho, una nueva investigación de UC Riverside muestra que estas burbujas son esenciales para las comunicaciones entre los patógenos y sus huéspedes, incluidos muchos tipos de hongos, así como bacterias y mamíferos. En este caso, los investigadores descubrieron que el moho gris ha aprendido a utilizar las burbujas para lograr infecciones exitosas.

"Debido a que son difíciles de aislar y estudiar, las importantes funciones de estas burbujas de lípidos, también llamadas vesículas extracelulares, se han pasado por alto durante décadas", dijo Hailing Jin, profesor de microbiología y fitopatología de la UCR, quien dirigió el proyecto de investigación.

“Now we know the mold, just like its plant hosts, also uses extracellular vesicles to protect and deliver what amount to weapons — small RNARibonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Moléculas de ARN que silencian genes implicados en el sistema inmunológico de las plantas”, dijo Jin.

Moho gris creciendo en los productos agrícolas. Crédito: Saludando a Jin/UCR

This finding is detailed in the journal Nature Communications<em>Nature Communications</em> is a peer-reviewed, open-access, multidisciplinary, scientific journal published by Nature Portfolio. It covers the natural sciences, including physics, biology, chemistry, medicine, and earth sciences. It began publishing in 2010 and has editorial offices in London, Berlin, New York City, and Shanghai. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Nature Communications, donde los investigadores no sólo muestran que el moho gris secreta ARN virulento en estas burbujas basadas en lípidos, sino que una proteína particular es clave para la capacidad del moho de producir burbujas.

La proteína tetraspanina aparece en la superficie de las burbujas. Los investigadores descubrieron que si eliminaban la capacidad del moho para producir tetraspanina, la capacidad del moho para secretar y producir burbujas se reducía en gran medida.

"Si eliminamos este componente clave de las vesículas, podemos atenuar su capacidad para entregar las armas de pequeños ARN u otras moléculas que suprimen la inmunidad del huésped", dijo Jin.

Anteriormente, el mismo equipo de investigación también identificó genes que permiten al hongo producir pequeñas moléculas de ARN. Eliminar esos genes, así como los que permiten que el hongo produzca tetraspanina, permitiría una nueva generación de “fungicidas de ARN” que inhiben la enfermedad del moho gris.

“Todo tiene ARN y los humanos y los animales lo digieren fácilmente. El ARN se puede degradar rápidamente en el medio ambiente y no deja residuos tóxicos”, afirmó Jin. Actualmente, los principales tratamientos para el moho gris son los fungicidas y estos productos químicos pueden afectar negativamente la salud humana y animal y nuestro medio ambiente”.

El moho gris es el segundo hongo más dañino para los cultivos alimentarios en el mundo, precedido únicamente por el patógeno del arroz Magnaporthe. Un fungicida ecológico basado en ARN, que ataca la capacidad de secretar vesículas extracelulares, también puede ser eficaz contra Magnaporthe y otros hongos patógenos.

“Con el cambio climático tan rápido, muchas infecciones por hongos pueden empeorar. Estamos entusiasmados de desarrollar nuevos métodos ecológicos para proteger el suministro mundial de alimentos que puedan ser ampliamente aplicables”, dijo Jin.

Referencia: “Los pequeños ARN de hongos viajan en vesículas extracelulares para ingresar a las células vegetales mediante endocitosis mediada por clatrina” por Baoye He, Huan Wang, Guosheng Liu, Angela Chen, Alejandra Calvo, Qiang Cai y Hailing Jin, 20 de julio de 2023, Nature Communications.DOI : 10.1038/s41467-023-40093-4