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Genética

Contra las plagas de la citricultura

Investigadores obtienen el primer naranjo transgénico resistente a la bacteria Xylella fastidiosa

Una planta modificada genéticamente (a la izq.) presenta una versión más leve de la infección causada por la Xylella que las tradicionales (a la der.)

Alessandra Alves de Souza/IAC

La Xylella fastidiosa, causante de la clorosis variegada de los cítricos (CVC), es una bacteria oportunista. Tan pronto como infecta a los naranjos, al ser transmitida mediante la picadura de un insecto popularmente conocido por los nombres de cigarrita, chicharrita o saltahojas [Cicadélidos], comienza a multiplicarse y a obstruir los vasos capilares encargados del transporte de agua y nutrientes desde la raíz hasta la copa de las plantas. Como resultado de ello aparecen manchas amarillas en las hojas y frutos duros y pequeños, los cuales maduran más rápido y resultan impropios para su comercialización. Mediante un trabajo conjunto con investigadores de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, el grupo al mando de las biólogas Raquel Caserta y Alessandra Alves de Souza, ambas del Centro de Citricultura Sylvio Moreira del Instituto Agronómico de Campinas (IAC), de la localidad de Cordeirópolis, en el interior paulista, en Brasil, logró obtener una variedad de naranjo transgénico resistente a ese patógeno. La estrategia consistió en introducir en el genoma de la planta un gen perteneciente a la propia bacteria: el rpfF, responsable de la producción de una proteína homónima que reduce el desplazamiento de la Xylella. En los test iniciales, la disminución de la movilidad de la bacteria evitó que se diseminara por el naranjo, restringiendo la colonización a escasas partes de la planta.

En la Xylella, la proteína RpfF controla la producción del factor de señalización difusible, o FSD, una molécula involucrada en la regulación de la densidad poblacional y del comportamiento del microorganismo. Luego de invadir la planta y adherirse a la pared del xilema –el conjunto de vasos que transporta agua y nutrientes desde el suelo hacia las hojas–, la bacteria se multiplica y permanece unida a sus descendientes, conformando una red, o biofilme, que les permite comunicarse entre sí, comportándose como un organismo único. Cuando ese biofilme logra obstruir buena parte de los vasos de la planta, la concentración de FSD aumenta y les indica a las bacterias que cesen de moverse y diseminarse por el naranjo.

En el marco del experimento, las investigadoras introdujeron el rpfF de la Xylella en el genoma de dos variedades de naranjo dulce: Pineapple y Hamlin. El objetivo consistía en lograr que la propia planta produjera la FSD, reduciendo la capacidad de la bacteria de colonizar el xilema. A continuación, ellas infectaron las plantas con la Xylella y las monitorearon durante un lapso de 18 meses. Los naranjos capaces de producir FSD sufrieron una versión más leve de la enfermedad, dado que la Xylella colonizó tan sólo una parte (alrededor del 30%) de los vasos. “Algunas plantas ni siquiera presentaron síntomas de la enfermedad”, explica Alves de Souza.

Léo Ramos Chaves Fruta sana: con un manejo adecuado, el porcentaje de naranjos paulistas infectados con Xylella se derrumbó de un 43% en 2008 a un 3% en 2017Léo Ramos Chaves

La inserción del gen rpfF de la Xylella en los naranjos también puede ser eficaz contra la Xanthomonas citri, causante de la cancrosis de los cítricos. La bacteria penetra en la planta a través de aberturas en las hojas o lesiones en el tallo y en los frutos. Se multiplica en el lugar de infección y se disemina por el tejido sano, dañando a hojas y frutos. “La inserción del gen rpfF en el naranjo indujo la producción de FSD interrumpiendo la expresión de genes de la Xanthomonas involucrados en la virulencia y patogenicidad de la bacteria”, explica Caserta.

La Xylella fue una de las peores plagas de los naranjales de São Paulo durante la década de 1990. Hasta entonces, la producción de plántulas se efectuaba a cielo abierto y dejaba a las plantas expuestas al insecto vector de la bacteria. Por entonces, la plaga afectaba al 34% de los naranjales del estado, causando pérdidas por 100 millones de dólares anuales (el equivalente actual a 327 millones de reales) a la citricultura paulista. Con el patrocinio de la FAPESP, la secuenciación del genoma de la Xylella y el estudio de la biología de la bacteria permitieron el desarrollo de un modelo de manejo de la CVC –basado en el plantío de plántulas cultivadas en viveros protegidos, en la poda o eliminación de las plantas contaminadas y en el control de vectores– que logró que la proporción de naranjales paulistas afectados por la bacteria cayera de un 43% en 2008 a un 3% en 2017.

A pesar de la reducción de los daños a los naranjales, todavía se necesitan desarrollar otras estrategias para combatir a la Xylella, que además de a los naranjos, también afecta a las vides, olivos y almendros en otros países. La Xylella ha causado estragos en los olivares de la región de Apulia, en el sur de Italia, y recientemente llegó a las plantaciones de uva y almendra de España. En el mes de noviembre, Alves de Souza presentó los resultados obtenidos con los naranjos transgénicos en un congreso que se llevó a cabo en Palma de Mallorca, España. En colaboración con los ingenieros agrónomos Helvécio Della Coletta Filho, del IAC, y João Spotti Lopes, de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), ella e investigadores italianos participan de un proyecto que financia investigaciones y promueve la transferencia de soluciones innovadoras para el control de la bacteria en la industria, que forma parte del Horizon 2020, el principal programa de fomento a la investigación de la Unión Europea. Según Alves de Souza, la técnica transgénica que se utilizó en los naranjos tal vez pueda adaptarse para otras plantas.

Estrategias conjuntas
En la Esalq-USP, el equipo del ingeniero agrónomo Francisco Alves Mourão Filho trabaja desde hace unos 20 años en la obtención de naranjos transgénicos resistentes a plagas. Los estudios contaron con la participación de la ingeniera agrónoma Beatriz Mendes, actualmente jubilada. El resultado más prometedor que obtuvieron fueron naranjos con una mayor resistencia a la bacteria Xanthomonas. Se insertó en la planta un gen de la mariposa Trichoplusia ni, que produce un compuesto antimicrobiano. Esas plantas están siendo analizadas, pero ya se vislumbra una reducción en los síntomas de la enfermedad. Según opina Mourão Filho, la producción de variedades transgénicas debe estar acompañada de otras medidas de manejo que ayuden a controlar las enfermedades en las plantaciones.

Pese a esos resultados prometedores, queda todavía un largo camino hasta que los naranjos transgénicos del IAC salgan del vivero y se difundan por los campos. El paso siguiente, según Alves de Souza, consiste en formalizar un pedido de Liberación Planificada en el Medio Ambiente ante la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio), el organismo responsable de evaluar la seguridad de los organismos modificados genéticamente en Brasil. Si todo sale bien, la variedad podrá comercializarse a partir de 2022.

Proyecto
Interacción Xylella fastidiosa-insecto vector-planta huésped y abordajes para el control de la clorosis variegada de los cítricos y cancrosis cítrica (nº 13/10957-0); Modalidad Proyecto Temático; Investigadora responsable Alessandra Alves de Souza (IAC); Inversión R$ 1.246.847,60

Artículo científico
Caserta, R. et al. Ectopic expression of Xylella fastidiosa rpfF conferring production of diffusible signal factor in transgenic tobacco and citrus alters pathogen behavior and reduces disease severity. Molecular Plant-Microbe Interactions. v. 30 (11), p. 866-75. nov. 2017.

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