Imprimir Republicar

Agronomía

De genes y plantas enanas

El genoma de la bacteria suministra pistas sobre el raquitismo de la caña de azúcar

En épocas de sequía, cuando hay poca agua disponible, la caña de azúcar, al igual que la mayoría de las plantas, echa mano de un peculiar recurso para garantizar su supervivencia: deja de crecer. Para minimizar los efectos del estrés hídrico, permanece casi dormida y desencadena una serie de mecanismos de autodefensa. Se cierran los estomas de sus hojas, que funcionan como poros responsables por la entrada y salida de gases y agua de la planta. Una de los principales hormonas involucradas en ese proceso de adaptación a la sequía es el ácido abscísico (ABA), producido naturalmente por la caña. Estudios recientes indican que el ABA también inhibe la expresión de genes de defensa de la planta, haciéndola más susceptible a los patógenos.

Todo esto es sabido: está en los libros y artículos científicos de fisiología vegetal. Pero la novedad consiste en descubrir que una bacteria nociva a la caña, la Leifsonia xyli, de la subespecie xyli, también parece ser capaz de producir esa hormona y quizás emplearla para provocar una enfermedad conocida como raquitismo de las socas, para la cual no existe cura. La sospecha surgió luego de que investigadores de São Paulo terminaron de secuenciar el genoma integral de la bacteria -que generó un artículo científico publicado en agosto, destacado en la portada de la revista estadounidense Molecular Plant-Microbe Interactions- y empezaron a analizar la función de algunos de sus 2.351 genes.

Existen indicios de que la acción de un gen, denominado desA, lleva a la Leifsonia a producir ácido abscísico en el interior de la caña. Si tal hipótesis se confirma como cierta, el raquitismo de las socas, que redunda en plantas de porte reducido y con un peso hasta un 50% menor, puede desencadenarse debido a las altas concentraciones de la hormona producida por la bacteria en el interior de la caña. Es como si el ácido abscísico sintetizado por el fitopatógeno enviase permanentemente una señal a la planta de que hay poca agua disponible en el ambiente y que sería mejor cesar de crecer. Por añadidura, el ABA también desactiva los genes de defensa de la caña, creando así las condiciones ideales para que la bacteria se multiplique.

“Hasta ahora no existen registros de una bacteria de planta que produzca esta hormona”, afirma el investigador Luis Eduardo Aranha Camargo, de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), uno de los coordinadores del proyecto que secuenció el genoma de la bacteria. “Pero pruebas in vitro indican que la Leifsonia produce ácido abscísico, y ese dato puede ser importante para entender su patogenicidad”. El paso siguiente consiste en comprobar si dentro de la caña la bacteria realmente produce la hormona y establecer una conexión entre el ácido y la enfermedad en la planta.

La iniciativa que mapeó el genoma del fitopatógeno, plasmada en el ámbito de la red de Genomas Agronómicos y Ambientales solventada por la FAPESP, costó 700 mil dólares. La FAPESP aportó 650 mil dólares y la cooperativa Copersucar, 50 mil. Al margen de plantear la cuestión del ácido abscísico, el secuenciamiento del genoma de la Leifsonia -compuesto de un cromosoma circular con 2,6 millones de pares de bases, las unidades químicas que forman el ADN- produjo otras informaciones importantes para entender el comportamiento del fitopatógeno.

Los investigadores constataron que el 13% de los genes de la bacteria corresponde a decir verdad a seudogenes: 307 de los 2.351 genes están cortados, incompletos. “Estas alteraciones pueden llevar a que los genes pierdan su función”, dice la investigadora Claudia Barros Monteiro Vitorello, de la Esalq-USP, otra de las coordinadoras del proyecto. Ningún otro fitopatógeno presenta una cantidad tan elevada de genes aparentemente no funcionales. El genoma de la Xylella fastidiosa -la bacteria que causa la clorosis variegada de los cítricos (CVC), una enfermedad conocida en Brasil como ‘amarelinho’- de un tamaño similar al de la Leifsonia, presenta solamente un 2% de seudogenes.

Puede ser incluso que los 307 genes incompletos de la Leifsonia no sirvan más para nada, que sean basura genética, pero los científicos creen que tienen algún significado. Son un indicio de que la bacteria pasa por un proceso llamado decaimiento genómico. Genes que han sido útiles -y ahora ya no lo son- pierden progresivamente su integridad y su funcionalidad. ¿Por qué sucede esto? Posiblemente porque la bacteria, en el transcurso de su evolución biológica, cambió su forma de vida y actualmente no precisa mantener intactos tantos genes, como en el pasado.

La Leifsonia xyli de la subespecie xyli es un microorganismo que se especializó en vivir en un solo lugar: en los vasos del xilema de la caña, la parte de la planta encargada del transporte de agua y sales minerales desde las raíces hacia la copa. Fuera de ese hábitat no se encuentra al patógeno. Por lo tanto, genes fundamentales para la preservación de bacterias que viven al aire libre no son un artículo de primera necesidad para la bacteria de la caña. “Ésta no ya no necesita muchos de sus genes”, comenta Aranha. Esta hipótesis también está siendo puesta a prueba mediante la comparación de la Leifsonia xyli subespecie xyli con especies cercanas, que son de vida libre.

Para defenderse del ataque de otros microorganismos que habitan el xilema de la caña, la Leifsonia parece disponer de un mecanismo capaz de eyectar de su organismo toxinas producidas por otros organismos que colonizan la caña, como la bacteria patogénica Xanthomonas albilineans. Por cierto, la propia Xanthomonas tiene una “bomba” que expulsa venenos lanzados por otros seres. Este rasgo en común puede explicar la convivencia de ambas bacterias en el interior de la planta.

A largo plazo, la meta de los investigadores consiste en entender cómo funciona el sistema de protección presente en la Leifsonia y en la Xanthomonas -y qué genes están implicados en este mecanismo. “En un futuro, tal vez podamos alterar la caña genéticamente y dotarla de una bomba bacteriana que expulse las toxinas producidas por los microorganismos que la atacan”, dice el ingeniero agrónomo Reinaldo Montrazi Barata, de la Esalq. Así podría surgir una variedad de caña más resistente a las enfermedades.

Republicar