Investigadores han descubierto que el gen N del tabaco protege a los tomates modificados genéticamente de la infección por el virus de las arrugas marrones del tomate.
Desde el descubrimiento del virus de las arrugas marrones del tomate (ToBRFV) hace diez años, este nuevo tobamovirus ha causado daños significativos a la industria mundial del tomate.
La infección por ToBRFV perjudica gravemente la calidad y el rendimiento de la fruta, afectando directamente su comercialización. La estabilidad de los viriones de ToBRFV facilita su propagación a través de diversas vías, como semillas contaminadas, contacto con material vegetal contaminado, suelo, polinizadores, herramientas, maquinaria y ropa.
Además, el ToBRFV infecta tomates portadores de los genes Tm-2 y Tm-2 2, que codifican receptores inmunitarios de repetición rica en leucina (NLR) con un dominio de hélice superenrollada en el extremo aminoterminal. También inhibe la expresión del gen Tm-1, que codifica una proteína de 80 kDa que se une a la replicasa del virus del mosaico del tomate (ToMV) y la neutraliza. Estos factores, junto con la alta contagiosidad del virus, han contribuido a su propagación global.
Para minimizar el impacto del ToBRFV, es fundamental identificar nuevas fuentes de resistencia genética que permitan desarrollar variedades de tomate resistentes al virus. El análisis a gran escala de germoplasma de tomate ha identificado líneas resistentes al ToBRFV en varias solanáceas, como la herbácea perenne Solanum ochranthum , el tomate velloso S. habrochaites , la solanácea silvestre S. peruvianum , la solanácea S. pimpinellifolium , etc., así como en varios híbridos comerciales cultivados.
Los estudios de asociación del genoma completo (GWAS) combinados con el mapeo de ligamiento de loci de rasgos cuantitativos (QTL) identificaron regiones del cromosoma 11 como candidatos potenciales para la resistencia a ToBRFV.
Sin embargo, identificar genes de resistencia e introducirlos en variedades comerciales es un proceso laborioso. Desafortunadamente, ya se han identificado algunos genotipos de ToBRFV que pueden superar la resistencia en híbridos comerciales resistentes a ToBRFV recientemente desarrollados: los aislados evaden las variedades de tomate resistentes recientemente desarrolladas debido a un cambio de un solo aminoácido en la proteína de movimiento del virus.
Como una de las primeras interacciones planta-patógeno descritas y estudiadas, la relación entre el gen de resistencia al N del tabaco pegajoso Nicotiana glutinosa y el virus del mosaico del tabaco ha servido durante mucho tiempo como un sistema modelo clásico para comprender la resistencia de la planta huésped a la infección viral.
El gen N fue aislado mediante mutagénesis insercional basada en transposones y codifica el receptor inmune NLR con un dominio de homología Toll-interleucina 1 (TIR) en su extremo N.
Así, N reconoce la replicasa del virus del mosaico del tabaco e induce una forma de muerte celular programada conocida como reacción de hipersensibilidad, que localiza el virus en el sitio de infección. Hasta la fecha, se ha demostrado que N confiere resistencia a todas las cepas del virus del mosaico del tabaco, excepto TMV-Ob.
Cabe destacar que la resistencia mediada por N al virus del mosaico del tabaco es sensible a la temperatura. La respuesta inducida por N solo ocurre a 28 °C o menos (temperatura permisiva) y se suprime a temperaturas más altas, lo que permite la libre circulación del virus. Curiosamente, la pérdida de la función del N es reversible. Cuando las plantas se restituyen a temperaturas permisivas, se restablece la resistencia, pero esto provoca necrosis sistémica y la muerte de toda la planta. Esta respuesta letal se debe a la diseminación sistémica del virus a altas temperaturas, seguida de una muerte celular masiva mediada por N cuando la respuesta se restablece al descender las temperaturas por debajo de los 28 °C.
El gen N, aislado únicamente del pariente del tabaco cultivado N. glutinosa , puede conferir resistencia cuando se expresa en cultivares susceptibles de tabaco y tomate.
En este estudio, investigadores del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del USDA y sus socios universitarios probaron si el tomate NN transgénico podría conferir resistencia al ToBRFV al infectar plantas experimentales con el virus.
Las plantas de tomate NN utilizadas en este estudio son tomates transgénicos que contienen el gen N, que confiere resistencia al virus del mosaico del tabaco y al virus del mosaico del tomate (TMV y ToMV). Específicamente, la línea VTG34-1, que expresa el gen N del tabaco, fue desarrollada en la década de 1990 por la genetista molecular de plantas del ARS, Barbara Baker, y sus colegas del Centro de Expresión Génica de Plantas en Albany, California. Posteriormente, los investigadores aislaron el gen N de este pariente silvestre del tabaco que confiere resistencia al TMV y crearon una línea resistente al TMV.
Nuestros resultados muestran que el nitrógeno media la resistencia a la infección por ToBRFV en tomate NN. Además, el tomate NN presenta resistencia al ToBRFV a 22 °C, pero no cuando la temperatura se eleva a 30 °C, lo que indica que la sensibilidad a la temperatura es una característica conservada de la resistencia mediada por nitrógeno a los tobamovirus, según informaron los investigadores en un artículo publicado en Plant Biotechnology Journal (2025).
La falta de resistencia genética al ToBRFV supone un gran reto para la industria mundial del tomate en la lucha contra este nuevo virus. La selección y el mejoramiento de tomates con nuevas fuentes de resistencia es una tarea que requiere una solución rápida.
Estos resultados sugieren que el desarrollo de cultivares de tomate que contienen el gen N podría ser una fuente eficaz de resistencia a la infección por ToBRFV. Sin embargo, es necesario comprender el papel de la temperatura para que estos tomates se introduzcan en la producción generalizada, ya que se ha demostrado que la temperatura ambiente influye significativamente en las interacciones huésped-patógeno. Se requieren más estudios para comprender mejor el papel de la temperatura en la resistencia genética del tomate.
Fuente: Revista de Biotecnología Vegetal (2025). DOI: 10.1111/pbi.70237
