Prêmio CBMM
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Genómica

Naranjos inmunes

Variedades desarrolladas en el Instituto Agronómico de Campinas, con el agregado de un gen de mandarina, se mostraron resistentes a la clorosis variegada de los cítricos

El desarrollo en el Centro de Citricultura pasa por pruebas de laboratorio, invernadero y finalmente en campo

Léo Ramos Chaves

Con el agregado de un gen de mandarina a las naranjas dulces de las variedades Pineapple y Hamlin, estas se mostraron resistentes a la Clorosis Variegada de los Cítricos (CVC), también conocida como plaga amarilla, o amarelinho en Brasil. Investigadores del Centro de Citricultura Sylvio Moreira, del Instituto Agronómico de Campinas (IAC), con sede en la localidad de Cordeirópolis, en el interior de São Paulo, llevaron a cabo este trabajo. Para llegar a tal resultado, infectaron plantas de mandarina, naturalmente resistentes a la enfermedad, con la bacteria Xylella fastidiosa, causante de la CVC, y lograron identificar un gen con potencial para dotarlas de dicha resistencia.

Ese gen, bautizado como RAP2.2, ya era conocido por la comunidad académica porque está presente en otras especies vegetales. Sin embargo, el descubrimiento de su papel defensivo en los cítricos contra la Xylella es inédito, “así como la inserción del gen de la mandarina en la naranja dulce con el propósito de combatir la plaga”, destaca la bióloga Alessandra Alves de Souza, líder del estudio e investigadora del IAC, institución que cumplió 133 años en el mes de junio. La trama de la investigación salió publicada en las revistas Phytopathology y Molecular Plant-Microbe Interactions, en 2019 y 2020, respectivamente.

La clorosis variegada de los cítricos se transmite a los naranjos a través de la picadura de las cigarritas, unos insectos (cicadélidos) que miden poco más de un centímetro. Una vez dentro del naranjo, la Xylella empieza a multiplicarse a punto tal de obstruir los vasos que transportan el agua y los nutrientes desde la raíz hasta la copa de las plantas, haciendo que los frutos salgan pequeños y duros y, por eso mismo, inadecuados para su consumo y comercialización. Esta plaga ha sido el mayor problema para los citricultores paulistas. En 2009, afectaba al 42% de las plantaciones de naranjos de São Paulo y en la región conocida como Triângulo Mineiro y en el sudoeste del estado (Minas Gerais). Actualmente, esa cifra se redujo al 1,04%, según un estudio realizado en 2020 por el Fondo de Defensa de la Citricultura (Fundecitrus), divulgado el 24 de julio. El control se realiza por medio de técnicas de manejo, tales como el uso de insecticidas y el cultivo de plantas en ambiente protegido.

El gen de la mandarina puede aportarles a los naranjos condiciones como para defenderse mejor de la enfermedad. “Este gen se fusiona con el ADN de la planta y activa a otros genes, implicados en la fortificación de la pared celular vegetal. De este modo, la bacteria no logra desplazarse con libertad y queda aprisionada”, explica Alves de Souza. “La planta percibe entonces al patógeno y activa su mecanismo de resistencia, logrando matarlo o disminuir en forma significativa los daños que le provoca”. Como las naranjas dulces constituyen el cultivo principal del agronegocio de los cítricos, las nuevas plantas poseen potencial para ser más competitivas. “Podrán producir más y contar con un manejo más sostenible y económico”, dice la bióloga.

El cruzamiento entre mandarina y naranja dulce ya existe de manera natural en el ambiente y, por eso, al procedimiento que se adoptó no se lo clasifica como transgenia sino como cisgenia, esto es, cuando se transfieren solamente genes de especies compatibles desde el punto de vista reproductivo. Esto asegura un desarrollo más rápido y seguro para evitar las etapas en las cuales podrían aparecer incompatibilidades.

Actualmente, se están preparando plantas de naranja dulce con el gen de mandarina para iniciar la fase de campo en el propio Centro de Citricultura, luego de haber mostrado un buen resultado en los invernaderos. Como se trata de una planta modificada genéticamente, para poder iniciar la nueva fase en campo se necesita obtener la autorización de la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio). “Hemos presentado la documentación y se espera su aprobación para el final del año”, estima Alves de Souza. Esta fase durará cinco años y, luego de eso, si los test resultan satisfactorios, se podrá liberar el cultivo de las nuevas plantas para los citricultores.

Tras haber identificado en la mandarina una serie de genes asociados a los mecanismos que podrían dotar de resistencia contra la CVC, los investigadores los implantaron en una planta utilizada como “conejillo de indias”, la Arabidopsis thaliana, muy utilizada en estudios de biología molecular. “En esta etapa, adelantamos varios años de investigación, dado que la transferencia y el estudio de la totalidad de los genes en naranjos es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo”, explica Alves de Souza, “fundamentalmente porque la planta tarda unos tres años en desarrollarse y tiene un largo período juvenil en el que la manipulación genética es difícil”. Mediante el test en la planta modelo, ese período se redujo a unos ocho meses. Luego del experimento en Arabidopsis, se pudo seleccionar el gen más prometedor, el RAP2.2, y transferírselo a las plantas de naranja dulce.

Parte del estudio se llevó a cabo en el campus de Davis de la Universidad de California, en Estados Unidos, donde el biotecnólogo Willian Pereira trabajó durante un año merced al programa Ciencia sin Fronteras mientras cursaba el doctorado en genética y biología molecular en la Universidad de Campinas (Unicamp), bajo la dirección de Alves de Souza.

Entre agosto de 2015 y julio de 2016, Pereir profundizo la investigación en Arabidopsis en los laboratorios del Departamento de Ciencias Vegetales de la universidad estadounidense. Allí, analizó la función de la proteína RAP2.2 de la planta modelo para compararla con la de la mandarina. Al advertir la semejanza entre ellas, evaluó la reacción de ambas a la infección por Xylella. “Los resultados revelaron que esas proteínas son ortólogas, o sea, desempeñan la misma función en ambos tipos de planta. También vimos que la infección en Arabidopsis es similar a la que ocurre en las naranjas dulces, porque la bacteria coloniza los mismos vasos y también genera síntomas”, relata Pereira. El estudio también demostró, en un hecho inédito, que la Arabidopsis puede utilizarse como planta modelo en investigaciones futuras con otros genes de cítricos para diversas aplicaciones.

“La posibilidad de que exista una planta resistente permitiría un menor uso de insecticidas para el control de las cigarritas, que son los vectores de la CVC”, pondera el ingeniero agrónomo Antonio Juliano Ayres, gerente general del Fundecitrus. No obstante, Ayres subraya que “se necesita aguardar los resultados en campo para confirmar la efectividad de estos resultados preliminares obtenidos en invernadero”.

Las otras etapas de la investigación sugieren que el gen RAP2.2 puede utilizarse efectivamente en otras especies afectadas por la Xylella, tales como olivos y vides, y que también posee potencial para combatir a otras plagas de los cítricos, como en el caso del huanglongbing (HLB), también conocido como dragón amarillo o greening. Este patógeno es en la actualidad el mayor reto que enfrenta la citricultura mundial y afecta a un 20,87% de las plantaciones de naranja en los estados de São Paulo y Minas Gerais, según los datos registrados este año por el Fundecitrus.

Al igual que la Xylella, el HLB se transmite por la picadura de un insecto, el psílido Diaphorina citri, y la bacteria Candidatus liberibacter también coloniza los vasos de las plantas. “El gen de la mandarina puede fortalecer las paredes de esos vasos y ayudar a la planta a eliminar la bacteria. Incluso, al toparse con vasos más resistentes, el insecto podría desistir de picar a la planta”, comenta Alves de Souza. “Estamos estudiando esta posibilidad”.

El Centro de Citricultura Sylvio Moreira posee antecedentes en la búsqueda de nuevas maneras de combatir a las plagas de los cítricos. En 2017, Alves de Souza y otros colegas desarrollaron otra variedad de naranjo transgénico resistente a la CVC. En ese caso introdujeron en el genoma de la planta un gen de la propia bacteria: el rpfF, responsable de la producción de una proteína homónima que merma la movilidad de la Xylella. En 2020, esas plantas cumplen dos años en fase de campo y, por ahora, se han mostrado resistentes al patógeno y con un buen desarrollo en campo. El genoma de la Xylella fue el primer organismo causante de enfermedades en plantas que se secuenció en el mundo y este hito, que contó con la participación de Alves de Souza y forma parte del Programa Genoma FAPESP, fue portada de la revista Nature, en su edición del 10 de julio de 2000.

Otro logro del Centro de Citricultura es un producto desarrollado en sus laboratorios, cuyo principio activo es una molécula antioxidante denominada N-acetilcisteína (NAC), destinada al control de la CVC, del cancro cítrico y del HLB. A esta molécula la comercializa desde 2019 la startup CiaCamp – da Ciência ao Campo. Para Alves de Souza, las tecnologías desarrolladas son complementarias. “Nunca dispondremos de un gen o de un producto que resuelva todos los problemas. Estamos trabajando para tener alternativas. Dentro de algunos años, el patógeno romperá la resistencia. Por eso necesitamos contar con distintos abordajes con miras al futuro”, concluye.

Proyectos
1. INCT 2014: Genómica comparativa y funcional, y mejora asistida de los cítricos (nº 14/50880-0); Modalidad Proyecto Temático; Convenio CNPq-INCTs; Investigador responsable Marcos Antonio Machado (IAC); Inversión R$  3.138.880,49
2. La interacción Xylella fastidiosa-insecto vector-planta hospedante y los abordajes para el control de la clorosis variegada de los cítricos y el cancro cítrico (nº 13/10957-0); Modalidad Proyecto Temático; Investigadora responsable Alessandra Alves de Souza (IAC); Inversión R$ 2.504.726,74

Artículos científicos
PEREIRA, W. E. L. et al. Citrus reticulata CrRAP2.2 transcriptional factor shares similar functions to the Arabidopsis homolog and increases resistance to Xylella fastidiosa. Molecular Plant-Microbe Interactions. v. 33, n. 3, p. 519-27. 23 ene. 2020.

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