Un nuevo método de protección frente a patógenos vegetales podría contribuir a la seguridad alimentaria mundial
Mediante la modificación de un receptor inmunitario intracelular de las plantas (NLR), los investigadores han desarrollado una nueva estrategia potencial de resistencia al añublo del arroz, una de las enfermedades más importantes que amenazan la seguridad alimentaria mundial. El equipo de investigadores del Reino Unido y Japón acaba de publicar su trabajo en PNAS. Esto podría tener implicaciones para futuros enfoques de la protección de cultivos y, en última instancia, para la estabilidad del suministro mundial de alimentos.
La estructura cristalina del complejo revela una extensa interfaz entre Pwl2 y OsHIPP43.
PNAS
La investigación fue dirigida por el Departamento de Bioquímica y Metabolismo del Centro John Innes, con la colaboración del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de East Anglia y la División de Genómica y Mejora Genética del Centro de Investigación Biotecnológica de Iwate (Japón). Para una parte fundamental del estudio, los investigadores trabajaron con el sincrotrón nacional del Reino Unido, Diamond Light Source.
El añublo del arroz sigue siendo una de las enfermedades más recalcitrantes que amenazan la seguridad alimentaria mundial. Esta enfermedad está causada por el hongo filamentosoMagnaporthe oryzae y es directamente responsable de la pérdida de más del 30% del arroz cosechado anualmente. Este patógeno también puede causar la enfermedad del añublo en otros cultivos de cereales, como el trigo y la cebada.
Los métodos actuales de desarrollo de resistencias duraderas a las enfermedades en el campo se ven limitados por el ritmo al que pueden identificarse en la naturaleza y por la evolución de patógenos vegetales como el hongo del añublo, que consiguen eludir estas nuevas resistencias. La bioingeniería de los receptores inmunitarios de las plantas, como los NLR, ha surgido como una nueva vía para generar nuevos rasgos de resistencia a las enfermedades con el fin de contrarrestar la creciente amenaza de los patógenos de las plantas para la seguridad alimentaria mundial, que potencialmente pueden desarrollarse bajo demanda.
Rafał Zdrzałek, autor principal , explica: "Los patógenos segregan proteínas llamadas "efectores" en las células del huésped para manipular el metabolismo de la planta y promover la infección. Las plantas pueden reconocer estos efectores mediante unos receptores inmunitarios llamados NLR. Sin embargo, no siempre es fácil definir un receptor que reconozca de forma natural un efector determinado, e incluso si tal receptor existe, los efectores de los patógenos pueden mutar y evolucionar para escapar a ese reconocimiento. Las interacciones entre los efectores de los patógenos y los receptores de las plantas se estudian para entender el modus operandi de cada patógeno, pero también nos permiten juguetear con los receptores naturales de las plantas y alterar su especificidad de reconocimiento".
En su publicación, los investigadores se centraron en la ingeniería de un receptor inmunitario NLR del arroz para que se uniera sólidamente a una familia de efectores más amplia y conservada del hongo patógeno del añublo. Mark Banfield, el autor correspondiente, añade: "Al reconocer una familia de efectores conservada, este receptor inmune diseñado establece una prueba de principio para la futura transmisión de una resistencia robusta y más duradera a la enfermedad del añublo en la agricultura. Puede que al patógeno le resulte más difícil evolucionar para escapar al reconocimiento". El concepto de ingeniería de receptores inmunitarios huésped-objetivo también puede aplicarse a otras enfermedades de las plantas que dependen de la introducción de efectores en las células huésped para sus propiedades patógenas".
Al intercambiar el dominio asociado a metales pesados (HMA) del NLR Pikm-1 del arroz por el de la proteína OsHIPP43 del arroz (la diana natural del efector Pwl2), los investigadores lograron cambiar el perfil de respuesta del receptor para reconocer y responder a Pwl2 y a la familia más amplia de efectores Pwl.
Los investigadores recogieron datos de difracción de rayos X en la línea de luz I04 del sincrotrón nacional del Reino Unido, Diamond Light Source, para estudiar los detalles de la interacción entre estas dos proteínas. La estructura cristalina del complejo revela una extensa interfaz entre Pwl2 y OsHIPP43.
Los resultados del estudio demuestran el potencial de la ingeniería de RNL basada en dianas del huésped para desarrollar nuevos rasgos de resistencia que podrían ser menos propensos a ser superados por la evolución de los patógenos. Esta investigación podría tener implicaciones de gran alcance para el futuro de la protección de cultivos y la estabilidad del suministro mundial de alimentos.
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.
Publicación original
Rafał Zdrzałek, Yuxuan Xi, Thorsten Langner, Adam R. Bentham, Yohann Petit-Houdenot, Juan Carlos De la Concepcion, Adeline Harant, Motoki Shimizu, Vincent Were, Nicholas J. Talbot, Ryohei Terauchi, Sophien Kamoun, Mark J. Banfield; "Bioengineering a plant NLR immune receptor with a robust binding interface toward a conserved fungal pathogen effector"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 121, 2024-7-5
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