Un proyecto para aumentar la resistencia de los cultivos de cereales a las enfermedades fúngicas demuestra la promesa de la tecnología de edición genética.
El mildiú polvoroso es una enfermedad fúngica devastadora de la cebada que puede causar pérdidas de rendimiento de hasta el 40%. Para protegerse contra el mildiú polvoroso, la cebada ha desarrollado una serie de receptores inmunes, cada uno de los cuales reconoce las proteínas de mildiú polvoroso específicas de la cepa, conocidas como efectores.
Este evento de reconocimiento confiere resistencia, por lo que los conocimientos adquiridos al estudiar esta interacción podrían ser utilizados por los científicos para mejorar la resistencia de la cebada y especies relacionadas, como el trigo, a esta costosa enfermedad.
Ahora, utilizando tecnología de vanguardia, científicos del Instituto Max Planck para la Investigación en Mejoramiento Vegetal (MPIPZ) en Colonia, Alemania, han logrado identificar la estructura formada por un receptor inmune, llamado MLA13, en complejo con su efector fúngico correspondiente, AVRA13-1. Sus hallazgos se publican en la revista EMBO.
Los investigadores, dirigidos por Paul Schulze-Lefert de MPIPZ, Elmar Behrmann de la Universidad de Colonia y Jijie Chai de la Universidad Westlake en Hangzhou, China, utilizaron una técnica llamada microscopía electrónica criogénica (crio-EM). En la crio-EM, las muestras se enfrían a temperaturas criogénicas y las estructuras de las muestras biológicas, como las proteínas, se conservan mediante inmersión en una forma amorfa de hielo.
La estructura de resolución atómica resultante revela cómo el receptor inmune de la planta y el efector fúngico interactúan entre sí, así como la estructura adoptada por el efector fúngico.
Estas ideas permitieron al primer autor Aaron W. Lawson desarrollar una nueva versión de otro receptor inmune, MLA7, que reconoce un efector llamado AVR A7. Las secuencias de los receptores inmunes MLA son muy similares entre sí, lo que también se aplica a MLA7 y MLA13.
Por tanto, Lawson y sus coautores se preguntaron si podían, basándose en la estructura de MLA13-AVR A13 -1, alterar la especificidad de reconocimiento de MLA7. De hecho, al cambiar sólo un aminoácido en la secuencia de la proteína MLA7, los autores pudieron construir una nueva versión de MLA7 que ahora reconoce AVR A13-1 mientras conserva el reconocimiento de AVR A7.
Interfaz MLA13 K98E/K100E -AVR A13 -1 desde dos ángulos diferentes. Fuente: The EMBO Journal (2025). Documento de la investigación: 10.1038/s44318-025-00373-9
El mejoramiento de plantas tradicionalmente implica un cruce minucioso y que requiere mucho tiempo para producir plantas con una combinación deseada de diferentes rasgos. Sin embargo, el hongo que causa el mildiú polvoroso en la cebada se está diversificando muy rápidamente, lo que significa que los métodos de cultivo tradicionales no pueden satisfacer la aparición de nuevas variantes virulentas del hongo.
Al demostrar cómo los receptores inmunes pueden ser diseñados para cambiar o ampliar su especificidad (un método que es mucho más preciso y rápido que el mejoramiento tradicional), los autores del estudio muestran cómo la edición genética guiada por la estructura de dichos receptores podría convertirse en una herramienta eficaz para proteger la cebada de enfermedades y garantizar la seguridad alimentaria.
Los genes que codifican los receptores inmunes MLA evolucionaron en un ancestro común de la familia de las gramíneas, que incluye las especies relacionadas cebada, trigo, avena y centeno, y se encuentran en cada una de estas gramíneas. Debido a que los receptores inmunes MLA también pueden proporcionar inmunidad a otros patógenos microbianos como los hongos de la roya y el hongo del tizón del arroz, los receptores MLA editados genéticamente tienen el potencial de proteger estos cultivos básicos de una variedad de enfermedades económicamente importantes.
Fuente: Sociedad Max Planck. Autor: Mia von Scheven.
