Desarrollar variedades de cultivos mejoradas de alta calidad y resistentes a las enfermedades para beneficiar a los productores y consumidores agrícolas puede parecer una tarea «peligrosa», pero los científicos de Texas A&M AgriLife Research pueden haber llegado a la raíz del problema.
por la Universidad de Texas A&M
Un equipo de AgriLife Research dirigido por Kranthi Mandadi, Ph.D., está desarrollando una nueva tecnología biológica que desarrolla y multiplica plantas de cítricos resistentes a las enfermedades utilizando «raíces peludas». Mandadi es profesor asociado de AgriLife Research en el Centro de Investigación y Extensión AgriLife de Texas A&M en Weslaco y miembro del cuerpo docente del Departamento de Fitopatología y Microbiología y del Instituto para el Avance de la Salud a través de la Agricultura en Bryan-College Station.
En la raíz de su proyecto está el desarrollo de nuevas formas de combatir los patógenos fastidiosos, que infectan las plantas vivas y resisten el crecimiento en un entorno de laboratorio para su estudio. Uno de estos patógenos fastidiosos causa el enverdecimiento de los cítricos , un problema importante para la industria de los cítricos .
Desde 2021, Mandadi ha encabezado un Proyecto Agrícola Coordinado multiestatal del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. de $ 7 millones que también es un Centro de Excelencia designado por NIFA para combatir el enverdecimiento de los cítricos.
«Los patógenos de plantas fastidiosos infectan los cítricos, los tomates, las papas, las uvas, los pimientos y otros cultivos que se cultivan en todo Texas», dijo Dirk Hays, Ph.D., director del centro Texas A&M AgriLife en Weslaco. «A menudo transmitidos por insectos vectores, estos agentes de enfermedades son responsables de miles de millones de dólares en pérdidas agrícolas cada año».
Un gran avance en las terapias contra las enfermedades de las plantas
El Departamento de Agricultura de EE. UU. estima que la industria de los cítricos evitaría pérdidas de $3 mil millones por año controlando únicamente el enverdecimiento de los cítricos.
En los últimos años, Mandadi y su equipo en Weslaco desarrollaron un método innovador como un medio alternativo para propagar las bacterias fastidiosas responsables del enverdecimiento de los cítricos y otras enfermedades transmitidas por insectos, como el enverdecimiento de las nervaduras del tomate y las papas fritas.
«Desarrollamos una tecnología que utiliza tejidos del huésped infectados con patógenos para producir las llamadas ‘raíces peludas’ que pueden servir como recipientes biológicos para la propagación de estos patógenos en el laboratorio», dijo Mandadi.
La técnica de detección de raíces peludas ya ha llevado al descubrimiento de nuevos péptidos y productos químicos antimicrobianos con eficacia comprobada en materiales vegetales, dijo Sonia Irigoyen, Ph.D., científica de AgriLife Research que ayudó a desarrollar la tecnología de raíces peludas.
«Estos antimicrobianos, ya sea solos o en combinación, podrían usarse como terapias a corto y largo plazo para controlar las enfermedades del enverdecimiento de los cítricos, la patata frita cebra y el enverdecimiento de las venas del tomate», dijo.
Ahora, en su estudio más reciente, Mandadi y su equipo investigaron cómo usar esta técnica de raíz peluda en la transformación de plantas y la bioingeniería de cítricos mejorados.
Ingeniería genética basada en raíces peludas de cítricos
Sobre la base del éxito anterior, en su último estudio llamado «Inducción de raíces peludas mediadas por Rhizobium rhizogenes y regeneración de plantas para cítricos de bioingeniería», publicado recientemente en Plant Biotechnology Journal , Mandadi y su equipo mostraron pruebas del concepto de ingeniería de cítricos usando raíces peludas.
Además de Mandadi e Irigoyen, los coautores del estudio incluyen a Manikandan Ramasamy, Ph.D., Michelle Dominguez, BS y Carmen Padilla, Ph.D., todas científicas de AgriLife Research en Weslaco.
«Desarrollar nuevas variedades de plantas con genética mejorada utilizando reproducción convencional o las últimas herramientas de bioingeniería y CRISPR puede ser bastante laborioso, a menudo lleva varios años», dijo Mandadi. «La capacidad de superar este cuello de botella y mejorar este proceso, particularmente para árboles perennes resistentes y de crecimiento lento como los cítricos, puede ser un cambio de juego y una bendición para los productores y consumidores».
Un método más eficiente y rápido para cultivar cítricos más resistentes
En su estudio más reciente, los investigadores utilizaron R. rhizogenes para inducir raíces peludas transgénicas de diversos cultivares de cítricos como pomelo, naranja dulce, limón rugoso y cidra con eficiencias del 28 % al 75 %. Este nivel de eficiencia es al menos el doble (potencialmente mayor) que los observados con métodos anteriores para la transformación de cítricos, lo que hace que el proceso sea más rápido y menos costoso.
Después de asegurarse de que una raíz transgénica tuviera la genética adecuada, el equipo pudo regenerar y clonar varias plantas transgénicas idénticas a partir de ella.
Ramasamy dijo que si bien los científicos han utilizado múltiples métodos en el pasado para transformar cultivos, la eficiencia de la modificación genética de cultivos arbóreos como los cítricos ha sido un desafío debido a su lento crecimiento y dificultades en la regeneración.
«Sin embargo, pudimos demostrar un enfoque versátil de inducción de raíces peludas, regeneración de plantas y propagación clonal mediado por R. rhizogenes que podría ser útil para múltiples aplicaciones de bioingeniería y edición de genes en cítricos y otros cultivos arbóreos», dijo.
El proceso propuesto de inducción de raíces peludas de cítricos mediado por R. rhizogenes, regeneración de brotes y multiplicación logró en aproximadamente seis meses lo que normalmente tomaba aproximadamente 12 a 18 meses usando el método de transformación descrito anteriormente.
«Esto significa que podremos desarrollar y multiplicar plantas de cítricos resistentes a enfermedades usando tejido de raíz más rápidamente y establecerlas mucho más rápido que cuando usamos los enfoques anteriores», dijo Mandadi. «Todo el rendimiento para desarrollar cítricos y otras plantas más resistentes a las enfermedades se acelerará en gran medida».
Mandadi dijo que la transformación mediada por raíces peludas podría beneficiar a los productores de cítricos de muchas maneras al acelerar el desarrollo de nuevas variedades con una resistencia superior a las enfermedades, así como resiliencia a las tensiones ambientales, una mayor eficiencia de producción y una mejor calidad nutricional.
«También beneficiará al consumidor, ya que puede esperar continuar teniendo un suministro de sus frutas favoritas y otros artículos con las características que encuentra más atractivas en sus productos», dijo.
Más información: Manikandan Ramasamy et al, Inducción de raíces peludas mediadas por Rhizobium rhizogenes y regeneración de plantas para bioingeniería de cítricos, Plant Biotechnology Journal (2023). DOI: 10.1111/pbi.14096
