Un patógeno secuestra el programa de maduración de los cítricos
Estos hallazgos abren nuevas vías para combatir el cancro de los cítricos
El patógeno bacteriano Xanthomonas citri, causante de la enfermedad del cancro en los cítricos, activa partes seleccionadas del programa de maduración de la fruta en el interior de las hojas infectadas. Normalmente, este programa hace que los cítricos se ablanden y endulcen a medida que se liberan azúcares. Pero la bacteria secuestra esta maquinaria específica de la fruta en el tejido foliar infectado, haciendo que el huésped libere azúcares que de otro modo no serían accesibles a Xanthomonas como fuente de nutrientes. Como resultado, el patógeno puede crecer hasta cien veces más rápido. La sofisticada estrategia utilizada por la bacteria Xanthomonas para infectar los cítricos fue descubierta por un equipo internacional de investigación dirigido por el profesor Thomas Lahaye, del Centro de Biología Molecular de Plantas de la Universidad de Tubinga. Este estudio aporta nuevos conocimientos sobre cómo los patógenos microbianos secuestran los programas de desarrollo de la planta huésped para acceder a nutrientes que de otro modo serían inaccesibles. Estos hallazgos abren nuevas vías para combatir el cancro de los cítricos y se han publicado en la revista Science.
En el cultivo de cítricos como limones, naranjas y mandarinas, el cancro de los cítricos es una de las enfermedades vegetales más importantes desde el punto de vista económico. La infección por Xanthomonas citri provoca la aparición de manchas marrones y pústulas llenas de líquido en las hojas y frutos afectados de las plantas de cítricos, parecidas a pequeñas úlceras, de ahí el nombre de cancro de los cítricos. Las plantas pierden prematuramente las hojas y los frutos infectados, lo que provoca importantes pérdidas de rendimiento. "Se sabía que muchos patógenos -incluida la bacteria Xanthomonas- atacan los azúcares ligados a la pared celular de las plantas", explica el Dr. Trang Phan, del Centro de Biología Molecular de Plantas de la Universidad de Tubinga y primer autor del estudio. "Nos interesaban los trucos que utilizan estas diminutas bacterias para extraer nutrientes de las paredes celulares de las plantas, porque estas paredes representan una barrera protectora casi infranqueable para muchos patógenos."
Una pequeña inversión con grandes resultados
"La bacteria Xanthomonas citri utiliza un complejo proteico similar a una jeringuilla para inyectar diversas pro-teínas efectoras en las células vegetales. Estas proteínas bacterianas manipulan específicamente los procesos celulares de las células huésped para promover la infección", explica Thomas Lahaye. "Investigamos una proteína efectora particularmente importante que viaja a lo largo de las autopistas de transporte internas del huésped para entrar en el núcleo celular -el centro de control de la célula huésped- con el fin de entender cómo promueve la infección allí". Una vez dentro del núcleo, el efector bacteriano activa la producción de un regulador vegetal que pone en marcha un programa de maduración cuyos componentes normalmente sólo se producen en los frutos. "Como la bacteria obliga al huésped a ejecutar este programa de maduración específico de la fruta en las hojas, los azúcares unidos a la pared celular se liberan directamente en la zona donde crece la bacteria, una clara ventaja nutricional que acelera el crecimiento bacteriano", dice Lahaye.
Trang Phan y el coautor, el Dr. Jan Grau, del Instituto de Informática de la Universidad de Halle-Wittenberg, evaluaron conjuntamente los amplios datos del proyecto, especialmente los conjuntos de datos de secuenciación, mediante bioinformática. Una comparación de los genes activados en hojas de cítricos infectadas (programa nativo) y en frutos maduros (programa secuestrado) reveló sorprendentes similitudes entre los dos conjuntos de genes. Estos paralelismos mostraron que el programa desencadenado por la bacteria en las hojas imita esencialmente el programa natural de maduración de la fruta. Partiendo de esta idea, el equipo demostró que la proteína de control de los cítricos -y su homóloga en el tomate- activan programas de maduración estructurados de forma similar tanto en el tomate como en los cítricos. "Al producir proteínas efectoras que reprograman a su favor los procesos de desarrollo del huésped, las bacterias son capaces de utilizar grandes cantidades de azúcares ligados a la pared celular con poco esfuerzo", explica Trang Phan.
Consejos prácticos para el cultivo de cítricos
Estos conocimientos detallados tanto del curso de la infección de las plantas de cítricos por Xanthomonas citri como de la regulación de la maduración de la fruta proporcionan al equipo de investigación nuevas pistas para desarrollar plantas resistentes a la plaga. "Aunque nuestra investigación pretendía aclarar cómo manipula el patógeno al huésped, también hemos adquirido nuevos conocimientos sobre la forma en que las plantas organizan la maduración de la fruta. Este conocimiento podría servir ahora de base para utilizar métodos estándar de modificación genética con el fin de ajustar el proceso de maduración. En el futuro, nuestros hallazgos podrían ayudar a ajustar tanto la firmeza como el dulzor de los tomates y los cítricos", afirma Lahaye.
"La investigación básica aporta constantemente ideas concretas para aplicaciones que pueden resolver retos globales. Nuestros investigadores realizan importantes aportaciones en este sentido", afirma la profesora Karla Pollmann, Presidenta de la Universidad de Tubinga.
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Publicación original
Trang Thi-Thu Phan, Rodrigo Silva Araujo Streit, Gerald V. Minsavage, Joachim Kilian, Paloma de los Angeles Aguilera, Nan Wang, Nicolas Brich,... Mario Tyago Murakami, Chang Liu, Jan Grau, Thomas Lahaye: Xanthomonas coordinates type III–type II effector synergy by activating fruit ripe-ning pathway. Science
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