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Nuevas tecnologías pueden evitar las pandemias que afectan a los cultivos

Estimular el sistema inmunológico de las plantas es el objetivo de los nuevos plaguicidas biológicos

La prevención de las enfermedades de las plantas es un tema de gran vigencia, teniendo en cuenta el crecimiento de la población mundial y la necesidad de alimentos.

El comercio, y por ende el tansporte global, permite que los patógenos de los cultivos se propaguen por todo el mundo.

Un ejemplo de plaga preocupante para la producción mundial de banano Cavendish es la enfermedad de Panamá, producida por un hongo Fusarium oxisporum f. sp. cubense Tropical Race 4 (TR4). El patógeno sigue siendo viable durante décadas en el suelo y, por lo tanto, es difícil de erradicar. El TR4 ingresa a las plantas susceptibles a través de las raíces e interfiere con la absorción de agua, causando el marchitamiento de las hojas y la planta de banano finalmente muere.

Otra de las enfermedades graves del mundo de las plantas, la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos o Huanglongbing (HLB), es mortal, incurable y la amenaza más importante para ese sector industrial. Se transmite por un insecto infectado con la enfermedad, el psílido asiático del cítrico, y no existe cura. HLB es una enfermedad infecciosa asociada a la bacteria Candidatus Liberibacter asiaticus(CLas).

El sistema inmunológico de las plantas ha evolucionado para combatir virus, bacterias patógenas, insectos y hongos. Si las plantas pueden combatir mejor las infecciones, se pueden usar menos plaguicidas químicos y evitar el desarrollo de resistencia a los tratamientos químicos. Las vacunas para los cultivos podrían ser una respuesta para combatir los patógenos, sin manipular genéticamente el cultivo en sí.

Tras el ataque de patógenos, los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs o pathogen-associated molecular patterns) activan los receptores de reconocimiento de patrones (PRR o pattern recognition receptors) en la célula vegetal, lo que da como resultado una cascada de señalización descendente que conduce a la llamada inmunidad activada por PAMPs (PTI o patter-triggered-immunity). Los patógenos más virulentos han adquirido la capacidad de producir moléculas de efectores que suprimen la PTI, lo que hace a la planta susceptible al patógeno (ETS o effector-triggeredsusceptibility). Pero, a su vez, las plantas pueden haber adquirido genes que codifican proteínas de resistencia (R), capaces de reconocer y bloquear esos efectores específicos del atacante, lo que da como resultado una respuesta inmune secundaria llamada inmunidad activada por efectores (effector-triggered immunity o ETI). Este último reconocimiento es una segunda línea de defensa dentro del mecanismo de inmunidad de las plantas.

Existen moléculas que pueden actuar como inductores de inmunidad, desencadenando los mecanismos de resistencia sistémica en las plantas. El interés en las moléculas estimuladoras de los mecanismos naturales de defensa de la planta, de aplicación exógena, surgió por su contribución al control de plagas, ya que presentan el potencial de disminuir y/o evitar el riesgo de emergencia de poblaciones de plagas resistentes a productos químicos, contrarrestar parcialmente los daños químicos ocasionados a la planta por los plaguicidas y finalmente originar aumento del rendimiento de las cosechas.

En 2000, Eden Bioscience de Bothell, Washington, lanzó Messenger, un producto aprobado por la EPA (Environmental Protection Agency) de EE. UU., basado en harpin, proteína de origen natural derivada del patógeno bacteriano Erwinia amylovora, que aumenta la resistencia a las enfermedades de las plantas activando la inmunidad inducida por PAMPs. Las plantas «piensan» que están siendo invadidas, por lo que activan su sistema inmunológico.

En el caso de los virus, el principal mecanismo de defensa de las células vegetales es el silenciamiento del RNA viral a través de la síntesis de RNA de interferencia (RNAi). El RNA bicatenario de origen viral es escindido por enzimas en fragmentos cortos de RNA de interferencia (siRNA). Luego, la planta utiliza esos pequeños siRNA, para formar un complejo que finalmente destruye el RNA viral.

Una aplicación prometedora basada en el RNAi es el desarrollo de nuevos plaguicidas contra insectos y bacterias que atacan un cultivo. Se identifica un gen específico de la plaga que sea esencial para su supervivencia. Luego se sintetiza un dsRNA que sea complementario al mRNA que codifica ese gen y se introduce en los organismos objetivo, donde logra inactivar ese gen vital para el insecto o la bacteria. Los organismos no objetivo que no tienen el mismo gen no deberían verse afectados en el proceso.

En el campo, el dsRNA puede administrarse a un insecto o bacteria objetivo de dos formas. El primero es modificar genéticamente las plantas de cultivo para que produzcan dsRNA en su follaje. SmartStax PRO es el primer rasgo transgénico del maíz que emplea dsRNA contra el gusano de la raíz del maíz occidental (Diabrotica virgifera virgifera). Originalmente fue desarrollado por Monsanto y luego adquirido por Bayer CropScience junto con Monsanto. El rasgo ha sido aprobado por la EPA de los EE. UU.

La segunda forma es usar dsRNA como insecticida, sintetizarlo industrialmente y rociar sobre el follaje. Hay varios productos de este tipo en diferentes etapas de desarrollo.

Esta técnica es de acción más selectiva que los tratamientos químicos. Sin embargo, aún deben superarse ciertos inconvenientes. El potencial comercial de RNAi para el control de plagas depende principalmente de la eficiencia de la absorción de dsRNA por las plagas objetivo, la estabilidad del dsRNA en el cuerpo de la plaga y la concentración de dsRNA en el plaguicida.

La tecnología RNAi es un enfoque nuevo e innovador en el mercado de protección de cultivos. Podría sustituir o combinar el uso de pesticidas químicos y reducir sus peligros.