Mes: mayo 2025

Un campo de soya en Tennessee. Crédito: Laboratorio Hewezi, Universidad de Tennessee

«Pelear o huir» no es una opción para las plantas cuando se trata de ataques patógenos. En su lugar, las plantas optan por «hacer o morir». Una comprensión más profunda de los mecanismos genéticos que permiten a las plantas resistir las infecciones patógenas ha equipado a los investigadores con herramientas para enfrentar a los patógenos más devastadores en la agricultura.

Usando secuenciación avanzada de ARN, los investigadores han descubierto recientemente cómo las variedades de soya responden a diferentes tipos de nematodos del quiste de la soya (SCN), con implicaciones potenciales para desarrollar cultivos más resistentes y reducir la dependencia de tratamientos químicos.

Publicado en Interacciones Molecular Planta-Microbio, el estudio dirigido por Mst Shamira Sultana, del Laboratorio Hewezi en la Universidad de Tennessee, reveló nueva información sobre los mecanismos genéticos que permiten a las plantas de soya resistir la infección por SCN. El artículo se titula «Reprogramación Transcripcional Diferencial Inducida por el Nematodo del Quiste de la Soya Tipo 0 y Tipo 1.2.5.7 Durante Interacciones Resistentes y Susceptibles».

El estudio exploró cómo las variedades de soya resistentes y susceptibles reaccionan a nivel genético cuando se exponen al SCN. Los científicos investigaron las alteraciones en la expresión génica en las raíces de soya durante la infección por SCN.

Los resultados revelaron que las plantas resistentes aumentan la activación de genes involucrados en respuestas inmunitarias, protegiéndolas efectivamente del daño.

En contraste, las plantas susceptibles no lograron activar estos genes de defensa críticos, dejándolas vulnerables al ataque de nematodos. Curiosamente, esta investigación también destacó que ciertos genes se regulan de maneras opuestas dependiendo del estado de resistencia de la planta, ofreciendo nuevas ideas sobre cómo las plantas distinguen y responden a diferentes tipos de amenazas nematodos.

Al manipular genes específicos que vuelven a las plantas susceptibles o resistentes a las plagas, los investigadores buscaron mejorar la resistencia en plantas vulnerables. Una parte importante de esta investigación es revelar cómo las variedades de soya tienen diferentes respuestas genéticas a varios tipos de nematodos del quiste de la soya.

«Estamos emocionados de descubrir cómo diferentes líneas de soya tienen respuestas genéticas distintas a estos parásitos microscópicos», dijo Tarek Hewezi. Agregó: «Esta investigación no solo mejora nuestra comprensión de los mecanismos de defensa de las plantas, sino que también abre nuevas posibilidades para producir variedades de soya que sean naturalmente más resistentes a las infecciones de nematodos».

Los impactos de este estudio son de largo alcance. Los SCN causan miles de millones de dólares en pérdidas de cultivos a nivel mundial cada año, amenazando la seguridad alimentaria y el progreso hacia una agricultura sostenible.

«Este conocimiento es esencial para desarrollar cultivos más resilientes y minimizar la necesidad de pesticidas químicos, promoviendo en última instancia prácticas agrícolas más sostenibles», dijo Hewezi. Esta investigación marca un paso importante en la comprensión de las defensas de las plantas y tiene el potencial de revolucionar el cultivo de la soya.

Fuentes

American Phytopathological Society. (2025, enero 24). Do or die: How soybeans tackle nematode invaders. Phys.org. https://phys.org/news/2025-01-die-soybeans-tackle-nematode-invaders.html

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte señalan firmemente a las montañas de los Andes en Sudamérica como el lugar donde se originó el patógeno de la hambruna irlandesa de la papa, Phytophthora infestans.

En un estudio amplio del material genético encontrado en P. infestans y otros miembros de la especie Phytophthora, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte proporcionan más evidencia de que P. infestans se propagó desde Sudamérica a Norteamérica antes de causar estragos en Irlanda en la década de 1840. El patógeno aún causa la enfermedad del tizón tardío en plantas de papa y tomate en todo el mundo.

Gran parte de la evidencia del estudio compara genomas completos de P. infestans con los de patógenos parientes cercanos—Phytophthora andina y Phytophthora betacei—que solo se encuentran en Sudamérica. Los resultados muestran que estas tres especies son muy similares.

«Es uno de los estudios de genoma completo más grandes no solo de P. infestans, sino también de las líneas hermanas,» dijo Jean Ristaino, Profesor Distinguido William Neal Reynolds de Fitopatología en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo en PLOS One que describe el estudio.

«Al secuenciar estos genomas y tener en cuenta las relaciones evolutivas y los patrones de migración, mostramos que toda la región andina es un punto caliente para la especiación, o donde una especie se divide en dos o más especies distintas.»

En las últimas décadas, los científicos han estado divididos en sus teorías sobre el punto de origen de P. infestans, con algunos hipotetizando un origen mexicano en lugar de sudamericano. Sin embargo, el artículo muestra diferencias distintivas entre P. infestans y las dos especies de patógenos mexicanos, P. mirabilis y P. ipomoea.

«Mucha de la búsqueda de resistencia a esta enfermedad se ha centrado en una especie de papa silvestre en México—Solanum demissum—que se utilizó para criar líneas de papa resistentes que se han usado durante los últimos 100 años,» dijo Ristaino.

«Señala la importancia de mirar el centro de origen donde un huésped y un patógeno han evolucionado juntos durante miles de años,» dijo.

«El cambio climático está trayendo más sequía a elevaciones andinas más altas, por lo que podríamos estar perdiendo algunas de estas papas antes de aprender si pudieran proporcionar resistencia a la enfermedad del tizón tardío.» Ristaino agregó que se necesita más investigación para examinar especies de papa silvestre de los Andes para aprender más sobre la resistencia del huésped a P. infestans.

«Nuestros datos muestran que ha habido más migraciones del patógeno hacia y desde Sudamérica, y las migraciones hacia y desde México son pequeñas en comparación,» dijo Allison Coomber, ex investigadora graduada de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autora principal del artículo.

«Encontramos que hubo flujo genético desde los Andes hacia México, y también en sentido inverso, porque hay un gran programa de mejoramiento de papa en México y las papas han llegado a la región andina en tiempos más recientes. Pero en tiempos históricos fue al revés.»

«Las muestras de P. infestans históricas —las muestras recolectadas de 1845 a 1889—fueron las primeras en divergir de todas las demás poblaciones de P. infestans, con las poblaciones modernas de Sudamérica y México mostrando una ascendencia compartida derivada del P. infestans histórico,» dijo Ristaino.

«El comercio global moderno parece contribuir a la mezcla de las poblaciones de patógenos en Sudamérica y México.»

Fuentes

North Carolina State University. (2025, January 24). Study points to South America—not Mexico—as birthplace of Irish potato famine pathogen. Phys.org.https://phys.org/news/2025-01-south-america-mexico-birthplace-irish.html

Ilustración esquemática de la fabricación y el mecanismo de la formulación de pesticidas coloidales. Crédito: Teng Guopeng

Un equipo de investigadores de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia China de Ciencias ha desarrollado una innovadora formulación de pesticida que promete mejorar el control de plagas mientras prioriza la seguridad tanto para los cultivos como para el medio ambiente.

«Este nuevo pesticida coloidal representa una alternativa más amigable con el medio ambiente en comparación con los pesticidas tradicionales», dijo el Prof. Wu Zhengyan, quien lideró el equipo de investigación.

Los hallazgos de este estudio fueron publicados en ACS Nano.

Los pesticidas tradicionales a menudo enfrentan varios desafíos, incluyendo la aplicación desigual en las hojas de las plantas, la susceptibilidad a ser lavados por la lluvia y la rápida degradación bajo la luz solar. Además, los residuos químicos de estas formulaciones pueden representar riesgos ambientales.

En este estudio, el equipo diseñó una nueva formulación de pesticida que utiliza puntos de carbono modificados y partículas de carbonato de calcio como portadores de abamectina. Esta nueva fórmula mejora la adhesión a las hojas, resiste la degradación por la luz solar y proporciona una liberación gradual del ingrediente activo para una efectividad sostenida.

El éxito de esta nueva formulación radica en su estructura única. Los puntos de carbono (LysCDs) combinados con carbonato de calcio (CaCO₃) aumentan la capacidad del pesticida para contener más abamectina, aproximadamente 1.7 a 2.1 veces más que las formulaciones convencionales. Esto permite una mayor efectividad utilizando menos ingredientes activos.

Cuando el pesticida entra en contacto con el ambiente débilmente ácido de las hojas de las plantas, el carbonato de calcio se descompone, facilitando una liberación más rápida del pesticida y permitiendo un seguimiento más fácil a través de la fluorescencia emitida por los puntos de carbono.

Este mecanismo de «liberación controlada» asegura que el pesticida permanezca activo por más tiempo, incluso en condiciones desafiantes como la luz ultravioleta o la lluvia.

En pruebas realizadas en Plutella xylostella (palomilla de la col), una plaga agrícola común, la nueva formulación demostró un excelente control de plagas tanto en interiores como en exteriores. Lo más importante es que también minimiza el impacto ambiental. En comparación con los pesticidas tradicionales, esta nueva formulación mostró una toxicidad reducida para organismos no objetivo, como peces cebra y lombrices de tierra.

Además, una vez que el pesticida ha liberado su ingrediente activo, los materiales restantes se descomponen en sustancias inofensivas como iones de calcio (Ca²⁺), dióxido de carbono (CO₂) y puntos de carbono; reduciendo significativamente el riesgo de contaminación.

Fuentes

Chen, N. (2025, January 15). Eco-friendly pesticide uses carbon dots for improved pest control. Phys.org. https://phys.org/news/2025-01-eco-friendly-pesticide-carbon-dots.html