Uno de los enfoques más prometedores para el control de plagas consiste en atacar genes de insectos que son esenciales para su supervivencia. Sin embargo, es difícil encontrar genes objetivo cuyo silenciamiento acabe con las plagas pero no con los insectos beneficiosos. Ahora, un equipo de investigadores del Boyce Thompson Institute (BTI) ha demostrado que los genes transferidos horizontalmente (GTH), o genes transmitidos de una especie a otra, que se encuentran en los genomas de los insectos (y que le otorgan ventajas adaptativas) son objetivos válidos para matar selectivamente a problemáticas plagas como los pulgones y la mosca blanca, y eventualmente, otras plagas que causan importantes daños en los cultivos alimentarios de todo el mundo.
Boyce Thompson Institute.- Acabar con los insectos que dañan los cultivos atacando genes esenciales para su supervivencia es un método prometedor de control de plagas. Dado que los genes esenciales suelen conservarse en múltiples especies de insectos, el reto consiste en encontrar objetivos cuyo silenciamiento acabe con las plagas pero no con los insectos beneficiosos.
Dirigido por Georg Jander, profesor del Boyce Thompson Institute (BTI), un equipo de investigadores ha demostrado que los genes obtenidos por transferencia horizontal (THG), genes transmitidos desde una especie a otra, que se encuentran en los genomas de los insectos son objetivos válidos para matar selectivamente al pulgón verde del duraznero (Myzus persicae), a la mosca blanca (Bemisia tabaci) y potencialmente a otros insectos que causan importantes daños en los cultivos alimentarios de todo el mundo.
Los resultados se publicaron en diciembre en Plant Biotechnology Journal.
«Los genes que identificamos y seleccionamos en pulgones y moscas blancas proceden de bacterias, hongos, virus y plantas», explica Jander, que también es profesor adjunto en la Escuela de Ciencia Vegetal Integrativa (SIPS) de la Universidad de Cornell.
«Como los genes transferidos horizontalmente no se incorporan fácil ni rápidamente al genoma de su nueva especie huésped, supusimos que estaban presentes en pulgones y moscas blancas porque habían dado a los insectos una ventaja evolutiva y ahora eran esenciales para su supervivencia. Por lo tanto, razonamos que silenciar los genes transferidos horizontalmente (GTH) tendría un efecto deletéreo en los insectos«, añadió Jander.
Anteriormente, en un estudio de 2016, un equipo dirigido por el profesor del BTI, Zhangjun Fei, identificó 142 genes que probablemente eran THG en una subespecie de mosca blanca. Para el nuevo estudio -en el que Fei también es coautor-, los investigadores secuenciaron el genoma de una cepa de pulgón verde del duraznero e identificaron 30 probables genes transferidos horizontalmente, la mayoría de los cuales también estaban presentes en otras especies de pulgones, pero no en la mosca blanca.
«Además de ser genes esenciales, los genes transferidos horizontalmente son buenos objetivos para el control de plagas de insectos porque son específicos de cada especie: un GTH encontrado en una especie no suele encontrarse en ninguna otra», explica Honglin Feng, científico postdoctoral del laboratorio de Jander y primer autor del estudio. «Los pulgones y las moscas blancas de nuestro estudio tienen conjuntos de GTH completamente diferentes, y demostramos que silenciar los GTH de los pulgones no afectaba a dos especies de chinitas que se alimentan de los pulgones«.
Para silenciar los GTH en pulgones y moscas blancas, los investigadores utilizaron un método llamado ARN de interferencia, o ARNi. Los investigadores utilizaron un virus para introducir la molécula de ARNi en las plantas de las que se alimentaban los insectos: una cepa de la especie de tabaco silvestre Nicotiana benthamiana desarrollada previamente por el laboratorio Jander.
En los pulgones, silenciaron 11 GTH diferentes de origen bacteriano, fúngico, vírico o vegetal; en la mayoría de los casos, el silenciamiento del GTH disminuyó la supervivencia de los pulgones. Cuando se permitió que las larvas de la chinita de siete manchas (Coccinella septempunctata) y las chinitas depredadoras adultas (Cryptolaemus montrouzieri) se alimentaran de los pulgones de las plantas tratadas, las moléculas de ARNi se transmitieron a las chinitas pero no causaron efectos adversos porque sus genomas carecían de los genes objetivo.
En la mosca blanca, el silenciamiento de cinco GTH diferentes también tuvo efectos adversos sobre la supervivencia, lo que demuestra la posibilidad de ampliar este método de control de plagas a otros insectos además de los pulgones.
Sin embargo, aunque el silenciamiento de los GTH individuales causó reducciones mensurables en la supervivencia de los insectos, el tamaño de esos impactos no fue grande, dijo Feng. «Las reducciones fueron del 40% o menos en la mayoría de los casos, y a menudo en torno al 20%».
Por esta razón, Feng quiere «apilar» objetivos silenciando simultáneamente varios GTH en la plaga de insectos, para ver si el tratamiento combinado podría tener un mayor poder de exterminio que el silenciamiento de los HTG individuales.
«Es probable que el apilamiento de GTH tenga un efecto aditivo sobre la supervivencia en comparación con los GTH individuales, sobre todo si los genes objetivo se encuentran en vías biológicas diferentes o tienen funciones biológicas distintas», explica Jander.
El estudio fue financiado por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (2021-67013-33565 y 2021-67014-342357), un acuerdo de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Programa de Aliados de Insectos con BTI (HR0011-17-2-0053), una beca del Programa de Iniciativa de Apoyo a la Investigación Internacional de la Comisión de Educación Superior de Pakistán (1-8/HEC/HRD/2020/10897), y el premio FI-471-2012 del Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola.
- Fuente: https://btiscience.org/explore-bti/news/post/controlling-insect-pests-by-targeting-genes-acquired-from-other-species/
- Estudio: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13992
