PROCIENCIA: Estudio realizado por becaria descubre receptor inmunológico de las papas silvestres contra Phytopththora

A nivel mundial, se emplean vastas cantidades de agentes fitosanitarios para combatir el tizón tardío de la papa (Phytophthora infestans), una de las plagas más devastadoras que afecta a este tubérculo. En este contexto y en busca de una agricultura de papa más sostenible y menos dependiente de los pesticidas, se ha enfocado la atención en la necesidad de desarrollar cultivos naturalmente resistentes a enfermedades. 

En este sentido, la PhD (c) Yerisf Carla Torres Ascurra, becaria en la Universidad de Wageningen (Países Bajos) gracias al programa financiado por Concytec, a través de PROCIENCIA; junto con colegas de Tübingen (Alemania) y Norwich (Reino Unido), han dado un paso importante para ayudarnos a lograr este objetivo. Su investigación, publicada ahora en la reconocida revista científica Science, ha arrojado nueva luz sobre los mecanismos evolutivos que permiten a las papas silvestres resistir el tizón tardío. 

Lo primero que tiene que hacer la planta para defenderse es detectar el patógeno. La planta tiene receptores para esto, similares a las antenas. Estos se unen a pequeñas piezas de proteínas de Phytophthora como piezas de un rompecabezas, esta unión indica que algo anda mal. Aquí es cuando entran en acción las respuestas de defensa. Por eso, es muy importante que la planta pueda detectar la enfermedad y tenga las antenas (receptores) adecuadas para activar sus defensas.

Estos receptores pueden estar ubicados dentro o en la superficie de la célula. Los receptores dentro de la célula están codificados por genes R (R significa resistencia), y son tradicionalmente empleados por los mejoradores de papa para desarrollar variedades resistentes. Sin embargo, el problema es que el oomiceto Phytophthora infestans logra romper esa resistencia una y otra vez.

Los fitomejoradores han centrado su atención en los genes R, pero aún queda un vacío por llenar en el entendimiento básico de los receptor de superficie, o receptores de reconocimiento de patrones (PRRs), antes de que se puedan explorar sus posibles aplicaciones y beneficios para una mejor resistencia a las enfermedades.
Los PRRs detectan patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs) y desencadenan respuestas de defensa, como la producción de sustancias antimicrobianas y la muerte celular programada, protegiendo a la planta contra los patógenos invasores

Con este fin, la Universidad de Wageningen trabaja junto a la Universidad de Tübingen (Alemania) y el Laboratorio Sainsbury en Norwich (Reino Unido) para estudiar la evolución y diversificación de los PRRs en papa.

Para este estudio se realizó un extenso screening de genotipos de papa y de especies silvestres parientes de papa, para identificar aquellos genotipos capaces de reconocer una porcion especial de una proteina de Phytophthora, el peptido Pep-13. Se generaron poblaciones de mapeo, se logró identificar la región responsable del reconocimiento de Pep-13 y se clonó el gen responsable de este reconocimiento. Este PRR llamado PERU se une a Pep-13, lo cual hace que la planta de papa reconozca al patógeno y se desencadenan las respuestas de defensa. 

En general, se pensaba que los PRRs eran muy conservados (un ejemplo bien conocido es el receptor muy estable que reconoce los flagelos de las bacterias), pero en este estudio se descubrió que PERU en realidad muestra una evolución muy dinámica y cambia mucho más rápido que los PRRs más conocidos, lo cual es totalmente nuevo. No existe una única versión de este receptor, sino varias variantes que pueden reconocer diferentes moléculas de unión. Varias especies de papas silvestres tienen variaciones de PERU y estas pueden ser estudiadas para descubrir cómo evolucionaron. Esta información puede traducirse en aplicaciones, seleccionando los receptores adecuados, se puede aumentar la resistencia de la papa a esta enfermedad. 

DATO: El receptor se llama PERU, por su nombre en inglés Pep-13 Receptor Unit, pero también hace referencia al origen del receptor. Los análisis filogenómicos permitieron identificar el origen de este receptor en los Andes de Perú y Bolivia. Además, la autora principal del artículo de Science, la candidata a doctor Yerisf Torres Ascurra, es de Perú.

La comprensión de este tipo de receptores (y habrá más por venir) prepara el camino para un cultivosostenible de papa en el futuro, el cual podría tener genes R que codifiquen receptores específicos dentro de las células, además de mejores respuestas de defensa generales utilizando PRRs en la superficie celular.

Antes, los mejoradores se centraban en los genes R. Sin embargo, la resistencia que ofrecen se ve constantemente frustrada. Al estudiar cómo las especies de papas silvestres sobreviven en un entorno donde son constantemente atacadas por enfermedades, podemos descubrir qué mecanismos utilizan y luego introducir estos mecanismos en nuestras propias variedades de papa.