Un equipo de investigadores argentinos develó diferentes estrategias que implementa una bacteria para provocar el marchitamiento de plantas crucíferas, como los repollos y la coliflor. Los mecanismos hallados permitirán prevenir enfermedades de alto impacto económico en el país, como las que afectan a los limones y las naranjas.

(31/8/07 – Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por Laura García Oviedo) – Para ayudar a las plantas a defenderse de las “enfermedades vegetales”, un equipo de científicos argentinos estudió las estrategias que emplea la bacteria Xanthomonas campestris campestris (Xcc), para causar la pudrición negra en plantas crucíferas como el repollo, el nabo y la coliflor. Los resultados ayudarán a descifrar los mecanismos de otras enfermedades vegetales de alto impacto económico en la Argentina como la cancrosis, que afecta a los limones, los pomelos y a otros cítricos.

En un trabajo publicado en la prestigiosa revista The Plant Cell, los expertos demostraron que las bacterias Xcc producen un azúcar denominado glucano cíclico que afecta las defensas de la planta.

Los expertos encontraron que esa no es la única estrategia que despliega la bacteria para enfermar a la planta. Además, hallaron que las Xcc se “asocian” para formar estructuras organizadas conocidas como biofilm, y que ese proceso es controlado por un tipo de moléculas que logran que los microorganismos se comuniquen entre sí para aumentar su virulencia.

La comunicación de ese hallazgo ocupó recientemente la portada de la revista Environmental Microbiology. Ambos trabajos fueron liderados por Adrián Vojnov, de la Fundación Pablo Cassará de Buenos Aires; Atilio Castagnaro, de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres de Tucumán; y María Rosa Marano, de la Universidad Nacional de Rosario.

La enfermedad causada por la bacteria Xcc se conoce como pudrición negra (“black rot”), y se caracteriza por el marchitamiento de las plantas. Si bien en la Argentina no tiene un alto impacto, el conocimiento de cómo se produce permitirá prevenir en un futuro otras enfermedades de origen similar, como por ejemplo la cancrosis, que es causada por las Xanthomonas axonopodis pv citri (Xac). La cancrosis, que se distingue por generar diminutas manchas marrones en hojas y frutos, es la enfermedad responsable de arruinar cargamentos enteros de cítricos como naranjas, mandarinas, pomelos y limones destinados a la exportación.

Misión: supresión

Uno de los mecanismos responsables de la pudrición negra tiene como protagonista al glucano cíclico –un azúcar constituido de 16 residuos de glucosa– que es producido por la bacteria Xcc y es transportado libremente por la planta.

“Hallamos que el glucano cíclico no sólo ataca la defensa de la planta en el lugar donde ingresa la bacteria patógena, sino que esa misma molécula de glucano cíclico migra y quiebra la respuesta de defensa de la planta de manera sistémica, esto es, de forma distante del lugar donde ha comenzado el problema”, explica Adrián Vojnov, quien es investigador del CONICET en el Centro de Ciencia y Tecnología Dr. Cesar Milstein-Fundación Pablo Cassará.

Para evaluar el rol del glucano cíclico en la capacidad que tiene Xcc para enfermar a la planta, lo que se conoce como patogenicidad, los científicos crearon en el laboratorio una cepa bacteriana que no producía glucano de manera eficaz.

Los resultados obtenidos luego de una serie de experimentos fueron contundentes: al no producir eficazmente el glucano cíclico, la bacteria no lograba desarmar las defensas de la planta. Ni, tampoco, generar la enfermedad.

Anti-cicatrización

Los investigadores demostraron que la bacteria Xcc tiene otra estrategia para atacar a las crucíferas. En ese proceso desempeñan un papel clave las moléculas “difusibles”, que son producidas por un grupo de genes de Xcc. Su meta es que las bacterias se comuniquen entre sí para formar grupos organizados o biofilms, estructura tridimensional que protege a las bacterias, transformándolas en una comunidad con más chances de causar la enfermedad en la planta.

“Observamos que las moléculas difusibles producidas por las bacterias Xcc tienen la capacidad de coordinar el momento en el cual formar estructuras complejas de tipo biofilm, y aumentar así la virulencia, explica Vojnov.

¡Azúcar!

Como si eso fuera poco, en un trabajo publicado en 2006 en la revista Plant Physiology el mismo equipo de investigación demostró que el xantano, un azúcar producido por todas las bacterias Xanthomonas, favorece el crecimiento de estos microorganismos en las hojas infectadas. ¿Cómo lo hace? Suprimiendo uno de los mecanismos que utiliza la planta para defenderse: la llamada respuesta de “callosidad”.

“Esa respuesta es una especie de cicatrización que genera la planta en su superficie y el resultado es que la hoja se refuerza para impedir que la bacteria pueda esparcirse”, explica Atilio Pedro Castagnaro, investigador del CONICET en la Estación Experimental Agroindustrial “Obispo Colombres” de Tucumán.

Su colega, la doctora María Rosa Marano del Instituto de Biología Molecular de Rosario (UNR) y también Investigadora del CONICET, agrega: “El xantano también absorbe agua y genera un hábitat en la planta que cumple el rol de proteger a la bacteria de las condiciones externas del medio ambiente”.

“Estas investigaciones son parte de las tesis doctorales de Luciano Rigano, Pablo Torres, Florencia Malamud, Lorena Sendín y Florencia Siciliano, entre otros científicos. Trabajamos en colaboración con grupos internacionales como los dirigidos por Kamal Bouarab, en la Universidad de Sherbooke, de Canadá y por Max Dow, en la Universidad Nacional de Irlanda”, dice Adrián Vojnov. Y agrega que fue importante el aporte económico de la Agencia de Promoción Científica y Tecnológica.

¿Cuáles son los siguientes pasos? Ahora los investigadores investigan los mecanismos de una prima de la bacteria Xcc: la bacteria Xanthomonas axonopodis pv citri. Ya pudieron observar que este microorganismo, que causa la cancrosis en los cítricos, es capaz de formar las estructuras del tipo “biofilm” para asegurar la supervivencia del patógeno sobre las hojas.

Este último trabajo será publicado en el número de octubre de la revista Molecular Plant Microbe Interactions. Ahora, el objetivo de los científicos es estudiar el modo de interferir el mecanismo de virulencia armado por el biofilm y sin el cual la bacteria no logra producir la enfermedad.

RECUADRO:

EL DULCE XANTANO

Las investigaciones científicas revelan cada día más el rol fundamental que tiene el xantano –un exopolisacárido producido por las bacterias Xanthomonas– en el ataque virulento a las plantas, y en consecuencia en la aparición de diferentes enfermedades vegetales. Sin embargo, esta sustancia también tiene un uso que lejos está de ser nocivo.

El xantano es utilizado en diferentes ramas de la industria por su propiedad de “espesante”. Se lo emplea en agricultura, en la industria petrolera y hasta en productos de consumo cotidiano. Desde shampúes y dentífricos, hasta el ketchup y mayonesa tienen entre sus componentes este azúcar “bacteriano”.