Un investigador de la Universidad de Córdoba analiza el hongo Fusarium oxysporum en el microscopio
En las guerras, se emplean artimañas poco lícitas para sorprender al enemigo. Un ejemplo es imitar el uniforme del rival para colarse en sus líneas y causar estragos. Esta acción se llama operación de falsa bandera y es muy parecida a la que emplea el hongo Fusarium oxysporum para infectar las plantas que parasita y evitar ser detectado por el sistema inmune. Este hongo produce importantes daños en cultivos como el del plátano o del tomate. Un equipo de científicos de la Universidad de Córdoba ha descubierto que una de las banderas que enarbola el hongo es una pequeña proteína muy parecida a la que tiene el vegetal víctima del ataque, que no sólo bloquea la acción defensiva, sino que además vuelve más agresivo al invasor.
El equilibrio entre la acidez y la alcalinidad es fundamental para todos los organismos y, lógicamente también, en el reino vegetal. Las plantas se mueven en un filo en torno a un pH neutro. El suelo y otros factores ambientales pueden alterar el equilibrio y afectar su desarrollo. Por ejemplo, un entorno más alcalino hace que la raíz frene su crecimiento, por lo que la adquisición de nutrientes se ralentiza y afecta al porte de la planta. La planta secreta una hormona llamada RALF para regular su propio pH y así crecer y desarrollarse correctamente.
Muchos hongos patógenos tienen la capacidad de elevar el pH de la planta, aunque hasta ahora no se conocía el mecanismo de la alcalinización ni tampoco su importancia en la infección. Ahora, el equipo de la UCO, cuyo investigador principal es Antonio Di Pietro, ha descrito que el aumento del pH activa una proteína del hongo fundamental para atacar la planta. Con esta proteína, el agente se vuelve más infeccioso. Este efecto fue descrito en la tesis doctoral de David Segorbe, depositada en la Universidad de Córdoba.
Ahora, el equipo ha ido más allá. “Al analizar la secuencia del genoma del hongo Fusarium oxysporum observamos que había una secuencia idéntica a la que codifica la hormona RALF de las plantas”, explica Di Pietro, catedrático en el Departamento de Genética de la UCO. Los investigadores proponen que, a lo largo de la evolución, el hongo puede haber importado este gen directamente de la planta.
Al igual que otros microorganismos patógenos como las bacterias, el hongo manipula a su huésped para que éste no dispare contra él su sistema inmune. Para ello, los microorganismos invasores han desarrollado un tipo especial de moléculas llamadas efectores que actúan directamente sobre el organismo atacado, haciéndole creer que es parte de su bando. En un trabajo experimental realizado en tomate (Solanum lycopersicum), los investigadores observaron que la planta no reconoce como extraño al hongo, ya que emplea herramientas genéticas similares a las del vegetal, concretamente el efector RALF, cuya secuencia genética comparte con la planta. De esta manera, el parásito logra escabullirse del sistema defensivo al mismo tiempo que modifica el pH de la planta, alcalinizándolo. En el ambiente más básico, el efecto es doble: no sólo deja de crecer la raíz de la planta, sino que el propio invasor se vuelve más agresivo. Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Nature Microbiology.
Manipular las plantas para que no caigan en el engaño
Los científicos se preguntaron entonces si una planta que no fuera capaz de responder con el pH estaría menos afectada por el ataque de falsa bandera del hongo. A partir de esa hipótesis, el grupo estudió la infección del hongo en un mutante de la planta modelo Arabidopsis thaliana que tenía anulado el receptor para la hormona RALF. Aquellas plantas que tenían alterado su sistema de regulación del pH, no eran capaces de reconocer tampoco el ardid del invasor, por lo que resultaban menos afectados por el ataque que las que que sí caían en la trampa.
A raíz de ese descubrimiento, algunos científicos y empresas quieren impedir ahora la argucia del hongo y reforzar el sistema defensivo de la planta, manipulando el receptor de la hormona RALF. “Se quiere evitar que los cultivos de interés comercial sean manipulados por los patógenos”, resume Di Pietro. Entre otros, se pretende aplicar esta estrategia al plátano (Musa × paradisiaca), un cultivo que se ve gravemente afectado por el ataque de Fusarium oxysporum en los países productores.
Cabe destacar que gran parte de la investigación sobre RALF fue el resultado del trabajo de fin de grado y de máster de una alumna de biología de la Universidad de Córdoba, Sara Masachis. “Es poco común y muy meritorio que una estudiante pregrado obtenga resultados de semejante impacto”, resalta su coordinador.
Sara Masachis, David Segorbe, David Turrà, Mercedes Leon-Ruiz, Ursula Fürst, Mennat El Ghalid, Guy Leonard, Manuel S. López-Berges, Thomas A. Richards, Georg Felix and Antonio Di Pietro, ‘A fungal pathogen secretes plant alkalinizing peptides to increase infection’. Nature Microbiology. (2016) Article Number: 16043. doi: 10.1038/NMICROBIOL.2016.43