Desarrollo de variedades de arroz resistentes a un brote de enfermedad bacteriana en África
El consorcio internacional de investigación "Cultivos sanos", dirigido por el profesor Wolf B. Frommer, de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU), desarrolla variedades de arroz resistentes a las enfermedades. En la revista científica eLife, los autores informan del descubrimiento de un reciente brote bacteriano en Tanzania y describen cómo modificaron una variedad de arroz africano para hacerlo resistente al patógeno.
Campo de arroz infectado por el tizón bacteriano en Dakawa. El marchitamiento y la desecación de las hojas reducen considerablemente el rendimiento de los pequeños productores de alimentos.
Mohammed Mkuya, Rosemary Murori
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El tizón bacteriano del arroz, causado por la bacteria Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (abreviado Xoo), es responsable cada año de devastadoras pérdidas de cosechas entre los cultivadores de arroz. Amenaza sobre todo los medios de subsistencia de los pequeños agricultores de Asia y África, y es responsable de la malnutrición y el hambre en las regiones afectadas.
Aunque hasta ahora el tizón bacteriano no se consideraba una amenaza importante para la producción de arroz en Tanzania, en 2019 se detectaron campos en la región de Morogoro, en el este del país, que mostraban en parte graves daños por la enfermedad. Encuestas posteriores indicaron además que el patógeno ya se había extendido a muchas regiones de Tanzania en este momento. Teniendo en cuenta la rápida propagación, no es improbable que la enfermedad también migre a los países vecinos. Para determinar el arsenal utilizado por esta cepa, se secuenció el genoma del patógeno. El análisis de las secuencias mostró que la bacteria es distinta de las poblaciones nativas de África y muy similar a las cepas de Asia. Similares a las cepas asiáticas, pero diferentes de las africanas, tienen una herramienta que bloquea un gen común de resistencia del arroz, llamado iTAL, y poseen un conjunto particular de claves para la despensa de las plantas. La inyección de una proteína reguladora "clave", desarrollada por estas bacterias, en las células del arroz activa la producción de un transportador de azúcar llamado SWEET11a que conduce a la liberación de azúcar en la vecindad de las bacterias, que puede servir para la nutrición y es necesario para la multiplicación y virulencia de las bacterias.
Según el Dr. Boris Szurek, que dirige el grupo implicado en el estudio en el instituto nacional francés de investigación para el desarrollo sostenible (IRD): "Hasta 2019, nunca se habían encontrado cepas procedentes de Asia en África. Del mismo modo, las cepas africanas no se encontraron en Asia, lo que apunta a una reciente introducción desde Asia en África, que ahora está causando pérdidas de rendimiento en toda Tanzania."
El profesor Dr. Wolf B. Frommer, del Instituto de Fisiología Molecular de la HHU, que dirige el consorcio internacional de investigación "Cultivos sanos", explica: "Para proteger la producción de arroz africano de la amenaza emergente de la bacteria patógena, hemos utilizado nuevas técnicas de mejora genética para intercambiar las cerraduras de la popular variedad de élite de África oriental "Komboka", de modo que la llave del patógeno ya no pueda abrir la despensa y, por tanto, no cause la enfermedad. Las líneas editadas muestran una resistencia de amplio espectro contra todas las cepas asiáticas y africanas conocidas de Xoo, incluidas las cepas descubiertas recientemente en Tanzania."
El coautor, el Dr. Bing Yang, de la Universidad de Missouri en Columbia (EE.UU.), añade: "Pretendemos ayudar a los científicos africanos con estos descubrimientos y utilizar nuevos métodos de cultivo para desarrollar variedades de arroz resistentes a la enfermedad adaptadas a la zona. Estos conocimientos también pueden servir de base para la obtención convencional de variedades resistentes a las cepas de rápida propagación para aquellos países que aún no han establecido normativas para las nuevas técnicas de cultivo."
Antecedentes: el tizón bacteriano del arroz
La producción de arroz es vital para la seguridad alimentaria, el desarrollo regional y la mitigación de la pobreza en muchos países, sobre todo en los que están en vías de desarrollo. Alrededor de 900 millones de personas de hogares con bajos ingresos en todo el mundo dependen actualmente de la producción de arroz como productores o consumidores. El arroz es el alimento básico más importante para más de cuatro mil millones de personas en todo el mundo.
El tizón bacteriano es una devastadora enfermedad del arroz que amenaza los medios de subsistencia de los pequeños productores de alimentos con bajos ingresos, sobre todo en África y Asia. En la India, por ejemplo, casi el diez por ciento de las cosechas se pierden cada año a causa de esta enfermedad, y eso a pesar de las eficaces medidas de protección. Las nuevas líneas de arroz desarrolladas podrían evitar estas pérdidas de rendimiento y proporcionar así arroz a muchos millones de personas, que de otro modo estarían en riesgo de hambruna.
La enfermedad está causada por la bacteria Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (abreviado Xoo). Durante la infección, Xoo introduce en las células vegetales una serie de proteínas llamadas efectores TAL, que se unen al genoma del huésped y activan la expresión de genes vegetales, promoviendo así la producción de transportadores de sacarosa de la familia "SWEET". Una vez que los SWEET se integran en la membrana plasmática, las células segregan una gran cantidad de azúcar de la que se alimentan las bacterias Xoo. Esto, a su vez, provoca el marchitamiento y la desecación de las hojas y, finalmente, la muerte de las plantas de arroz.
"Proyecto "Cultivos sanos
A menudo se utilizan pesticidas para combatir el Xoo, pero su eficacia es limitada y exponen a la población a riesgos. El proyecto de investigación internacional sin ánimo de lucro "Cultivos sanos" adopta un enfoque diferente, con el objetivo de obtener y poner a disposición líneas de arroz resistentes a la enfermedad. Con ello se espera aumentar considerablemente el rendimiento de los pequeños productores de alimentos de África y Asia.
El proyecto es un consorcio internacional en el que participan científicos de la HHU, la Universidad de Florida y la Universidad de Missouri (EE.UU.), el Centro Internacional de Agricultura Tropical de Colombia (CIAT), el Instituto Nacional Francés de Investigación para el Desarrollo Sostenible (IRD), el Instituto Internacional de Investigación sobre el Arroz (IRRI) de Filipinas y Kenia, y dos institutos del Consejo Indio de Investigación Agrícola (ICAR). El proyecto está dirigido por el profesor Wolf B. Frommer, con sede en la HHU; el Dr. Marcel Buchholzer se encarga de la coordinación del proyecto en Düsseldorf.
Para alcanzar sus objetivos, el consorcio ha desarrollado una estrategia de lucha contra el tizón bacteriano. El equipo ya ha obtenido líneas de arroz resistentes a la enfermedad. Además, se ha desarrollado un conjunto de herramientas de diagnóstico que permite diagnosticar rápidamente las cepas bacterianas patógenas emergentes.
El proyecto Healthy Crops de la HHU cuenta con el apoyo de la subvención INV-008733 de la Fundación Bill y Melinda Gates.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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