Los científicos descubren cómo las plantas combaten las principales enfermedades de las raíces

Investigadores dirigidos por Chen Yuhang y Zhou Jianmin del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China han demostrado cómo las plantas resisten la raíz zambullidora, una importante enfermedad de las raíces que amenaza la productividad de los cultivos de Brassica como la colza.

El estudio, que descubre nuevos mecanismos subyacentes a la inmunidad de las plantas y promete una nueva vía para el mejoramiento de cultivos, se publicó en Celúla.

Clubroot, una enfermedad transmitida por el suelo, es la enfermedad más devastadora de los cultivos de Brassica. En China, aproximadamente 3,2–4 millones de hm² de la tierra agrícola se ve afectada por la raíz del club cada año, lo que resulta en una pérdida de rendimiento del 20% al 30%. Las esporas en reposo de Plasmodiophora brassicae (Pb), el patógeno causal de la zambo, son viables en el suelo hasta por 20 años, lo que hace que el suelo contaminado no sea adecuado para los cultivos de Brassica.

Hasta la fecha, solo se han clonado dos genes de resistencia a la raíz zambo, y su resistencia se ha roto como resultado de nuevos aislamientos virulentos de Pb.

En este estudio, el gen de resistencia recientemente identificado WTS confiere resistencia a todos los aislamientos de Pb probados, incluidos los aislamientos que son virulentos hacia las variedades de colza resistentes existentes. Por lo tanto, WTS es un gen de resistencia de amplio espectro y ofrece un gran potencial para mejorar la resistencia a la enfermedad de la raíz zambo en los cultivos.

WTS no se expresa en ausencia del patógeno. Sin embargo, tras la infección por Pb, WTS se induce fuertemente exclusivamente en el periciclo, una capa crítica de células de la raíz que rodea la estela. La estela es la porción vascular central cilíndrica de la raíz que contiene tejidos críticos, incluidos el xilema y el floema, que son esenciales para el transporte de nutrientes y agua.

En plantas susceptibles, el Pb invade y coloniza la estela, bloqueando el transporte de agua y nutrientes. La expresión de WTS en el periciclo activa las defensas de la planta y evita que el Pb colonice la estela. WTS define así un mecanismo de defensa que se activa específicamente en el lugar y el momento adecuados para garantizar el crecimiento y desarrollo normal de las plantas.

Además, WTS codifica una nueva proteína. El análisis estructural por cryo-EM ha revelado que WTS se autoensambla en una arquitectura pentamérica previamente desconocida con un poro central.

Otros estudios también han demostrado que el complejo proteico WTS funciona como un canal de liberación de calcio localizado en el retículo endoplásmico que aumenta los iones de calcio citosólicos, una señal secundaria crítica para la activación de las defensas de las plantas.

Los intrigantes mecanismos de resistencia a enfermedades descubiertos por los investigadores representan un nuevo paradigma en la inmunidad de las plantas contra los patógenos transmitidos por el suelo. El gen WTS clonado ofrece una nueva esperanza para la reproducción de cultivos de Brassica resistentes a una enfermedad devastadora que, de otro modo, sería difícil de controlar.