Ravi
Singh (derecha) y Julio
Huerta-Espino, expertos en
trigo.
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Un equipo
internacional de investigadores, del cual
forman parte científicos del CIMMYT,
descubrieron la base molecular de un gene
"maravilla" que, conjuntamente con otros
genes que confieren resistencia, ha ayudado
a proteger el trigo de tres enfermedades
fúngicas fatales por más de 50 años. Al
evitar pérdidas en sus cosechas, los
beneficios para los agricultores sobrepasan
los cinco billones de dólares
estadounidenses.
Desde la
década de 1970, los agricultores han
sembrado variedades de trigo que son
resistentes a la roya de la hoja, una
enfermedad severa que ataca los cultivos.
Sin estas variedades resistentes a la roya,
las pérdidas para los productores de trigo
habrían ascendido a US5.36 billones de
dólares [Documento del Programa de Economía
04-01]. En un estudio que se publicó este
mes en la reconocida revista científica
Science se muestra
la secuencia de Lr34, un
gene clave en que se basa la resistencia
"durable" del trigo a la roya de la hoja y
otras dos enfermedades igualmente graves: la
roya lineal y el mildiú polvoso. Hasta
ahora, nadie sabía mucho sobre el proceso
fisiológico de Lr34. Sin embargo, al
descubrirse la secuencia del ADN, los
científicos podrán entender mejor el
comportamiento del gene.
"Cuando se
combina con otros genes menores, el Lr34
a veces permite que el patógeno colonice y
se desarrolle en la planta", dice Ravi
Singh, genetista/patólogo experto en trigo
del CIMMYT y co-autor del artículo publicado
en Science, "pero hace que el
progreso de la enfermedad sea tan lento que
las pérdidas de rendimiento son mínimas. El
Lr34 ha resultado ser tan útil que ha
sido incorporado en variedades de trigo que
se siembran en más de 26 millones de
hectáreas en diversos países en desarrollo”.
Investigadores de la
Universidad de Zurich (University of Zurich)
y de la Organización de Investigación
Científica e Industrial de la Mancomunidad
de Australia (Commonwealth Scientific and
Industrial Research Organization of
Australia, CSIRO) trabajaron con Singh y el
co-autor Julio Huerta-Espino, investigador
experto en royas del Instituto Nacional de
Investigaciones Forestales, Agrícolas y
Pecuarias (INIFAP),
para determinar la secuencia de Lr34
y hacer pruebas moleculares y en el campo, o
ambas, y saber cómo actúa la resistencia del
gene. Entre otras cosas, descubrieron que su
comportamiento es único, comparado el de los
genes llamados de resistencia mayores.
El gene
Lr34 codifica y se adhiere a una
molécula transportadora de
adenosina-trifosfato (ATP), según explica
Evans Lagudah, científico de CSIRO y también
co-autor del informe publicado en Science.
El ATP es un "nucleótido" multifuncional, es
decir, una clase de molécula contenida en la
estructura del ADN. Esta molécula
normalmente transporta, dentro de las
células, energía química para el
metabolismo. "En los mamíferos, por ejemplo,
la molécula transportadora de ATP es la base
de la resistencia a los medicamentos
quimioterapéuticos utilizados para combatir
el cáncer, ya que los transportadores pueden
expulsar estas sustancias de las células
cancerígenas", dice Lagudah. "En las
plantas, ciertos transportadores pueden
inhibir o reducir la colonización por
patógenos de tejidos infectados."
 La
ciencia prepara armas contra la roya
En el pasado, para mejorar líneas de trigo
con resistencia a la roya, los científicos
dependían en buena parte de genes de
resistencia con acción "mayor"; es decir,
genes que bloqueaban totalmente la entrada o
impedían el desarrollo de cepas específicas
del patógeno. Con este método se generaron
variedades que rindieron bien algunos años
—no se predijo por cuánto tiempo—pero que a
la larga sucumbieron ante cepas nuevas y más
agresivas. “Los genes mayores normalmente
contienen una proteína que "reconoce" cierta
proteína en el patógeno, lo cual desencadena
la reacción de resistencia", comenta Singh.
"Pero si la proteína del patógeno sufre la
más mínima mutación, el gene de resistencia
ya no puede 'detectar' la infección, las
defensas de la planta no se activan y el
patógeno recupera su virulencia”.
Por eso, los
campos donde los agricultores siembran
variedades protegidas únicamente por genes
mayores de resistencia están expuestas a
epidemias repentinas y en potencia
desastrosas, como ocurrió en una vasta zona
productora de trigo en el norte de México, a
finales de 1970. "En aquel tiempo tanto el
gobierno como los organismos dedicados a la
investigación científica se vieron obligados
a tomar acciones urgentes, de alto costo y
casi de tipo militar, para importar y
aplicar fungicida, a fin de evitar que se
perdiera toda la producción", dice
Huerta-Espino.
Para resolver
el problema del colapso de la resistencia,
el CIMMYT adoptó una estrategia fitotécnica
mediante la cual se identifican genes de
resistencia de diversas fuentes que, como
Lr34, tengan efectos pequeños y aditivos
y sean útiles para todas las variantes de la
roya. Posteriormente, los investigadores
podrán transferir varios de esos genes a las
variedades de alto rendimiento, indica
Singh. "Cuando Sanjaya Rajaram, ex
fitomejorador del CIMMYT, implementó por
primera vez esta estrategia, sonaba bien en
teoría pero no había garantía de que
funcionara", recuerda Singh. "La decisión
parece obvia hoy día pero en aquellos
tiempos era tan arriesgada que sólo unos
cuantos programas fitotécnicos se animaban a
ponerla en práctica.”
El
resultado para los fitomejoradores
Además de esclarecer la acción del Lr34 a
nivel celular, el nuevo estudio ha producido
también otros beneficios, como la creación
de un marcador de ADN que detecta con
precisión la presencia del Lr34 en
las variedades de trigo. Con esta
herramienta, los fitomejoradores podrán
manipular mejor el gene en las cruzas o,
según Singh, concentrar su atención en genes
de patogenia lenta procedentes de otras
fuentes. "Hay genes cuyo comportamiento es
parecido al del Lr34, pero son
diferentes y se encuentran en otras regiones
del cromosoma", dice. "Como el Lr34
está presente en casi todos nuestros
materiales de fitomejoramiento, es difícil
aislar estos otros genes. Con el nuevo
marcador podremos seleccionar para eliminar
el Lr34 y generar líneas de trigo
experimentales que estamos seguros no portan
el gene." Estas líneas se utilizarán para
estudiar otros genes de patogenia lenta que
quizá permitan crear un tipo totalmente
distinto de resistencia.
Singh dice
que el CIMMYT también está trabajando con
otros genes de patogenia lenta, similares a
los que dieron tema al artículo de
Science. "La colaboración en estos
estudios es fundamental", enfatiza. "Un solo
grupo por su propia cuenta no puede hacer
todo el trabajo que se necesita tanto en el
laboratorio como en el campo." Singh espera
que el informe de Science inspire a
otros grupos a explorar genes de patogenia
lenta en lugar de genes de variantes
específicas cuyo estudio resulta más
sencillo. "Con la creciente demanda de
cereales y el alza de precios del grano,
amén de las elevadas temperaturas que
posiblemente favorecerán el surgimiento de
nuevas variantes del patógeno en regiones de
los países en desarrollo, los agricultores
necesitarán toda la ayuda que la
investigación pueda ofrecerles, para que los
cereales básicos que ellos cultivan sean
resistentes a enfermedades."
Para más información:
Ravi Singh, genetista/patólogo experto en
trigo (r.singh@cgiar.org) |