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Cómo un gen traspasado desde un hongo al pasto silvestre podría defender al trigo contra una enfermedad

Un gen que fue transferido en la naturaleza desde un hongo benigno hacia un pasto silvestre, le confiere a este último resistencia al problemático hongo del tizón de la espiga del trigo. Ahora, investigadores internacionales han logrado decodificar el gen responsable y podrían transferirlo a variedades de trigo comercial.

El golpe blanco del trigo golpea a los agricultores con un doble puño. La enfermedad fúngica, también conocida como tizón de la espiga, marchita el grano y puede afectar significativamente las cosechas de trigo y cebada. Peor aún, las toxinas liberadas por el hongo Fusarium graminearum, un problema creciente en los graneros de Europa, América del Norte y China, permanecen en granos destinados a la alimentación. Por encima de los límites legales, pueden dañar a personas y animales. El grano de las plantas infectadas debe descartarse en muchos países, aunque algunos permiten mezclarlo con granos no infectados.

Los fungicidas no son la panacea, en parte porque el patógeno infecta durante el clima húmedo, cuando los químicos se lavan o percolan. Pero los investigadores ahora han encontrado un gen protector en un pariente silvestre conocido como pasto de trigo (“wheatgrass”). Llamado Fhb7, este gen codifica una enzima destructora de toxinas, según informaron los investigadores en Science. “El gen podría tener un impacto muy grande en el mejoramiento de la resistencia a Fusarium en el trigo”, dice James Anderson, un mejorador de trigo en la Universidad de Minnesota, Twin Cities.

El gen se originó en un hongo benigno que vive dentro de pastos silvestres, y de alguna manera se deslizó en el genoma del pasto de trigo. Tales hongos simbióticos pueden ayudar a sus plantas anfitrionas a defenderse de un invasor destructivo. Los autores del estudio sugieren que el ADN fúngico podría producir otros genes de resistencia potenciales para las plantas.

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La mejor resistencia hasta ahora a F. graminearum proviene de una variedad de trigo chino tradicional. Los mejoradores han transferido durante décadas un segmento cromosómico que contiene un gen de resistencia, denominado Fhb1, a otros cereales. Pero la identidad y el mecanismo del gen siguen en disputa y el segmento proporciona una protección modesta. Hace aproximadamente 2 décadas, el genetista Lingrang Kong, entonces un postdoctorado en la Universidad de Purdue, y sus colegas encontraron otra fuente más lejana de resistencia al tizón de la espiga del trigo, en el pasto silvestre Thinopyrum elongatum.

Con los años, redujeron la ubicación cromosómica del gen, y en la nueva investigación, Kong, ahora en la Universidad Agrícola de Shandong, y muchos colegas terminaron el trabajo. Secuenciaron el pasto de trigo, produciendo marcadores genéticos, y luego hicieron cruces múltiples de la planta para encontrar genes candidatos. Al silenciar los genes individualmente, encontraron uno, Fhb7, requerido para la resistencia. Luego, el equipo mostró que codifica una enzima, la glutatión S-transferasa, y demostró que degrada varias toxinas fúngicas, llamadas tricotecenos, que causan síntomas de tizón de la espiga de trigo.

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“Este es un gran trabajo, que describe una enorme cantidad de trabajo”, dice el biólogo molecular Gerhard Adam, de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida, Viena. El gen, agrega Adam, es probable que sea ampliamente efectivo contra muchos otros hongos tricotecenos.

El equipo asumió que Fhb7 surgió en las plantas, pero encontraron una coincidencia del 97% con un gen en Epichloë aotearoae, un hongo que protege a sus huéspedes de pasto silvestre contra los patógenos. Las bacterias a menudo transfieren ADN a los genomas de las plantas, pero no hay muchos ejemplos de hongos que lo hagan. “Pensé que era un artefacto” inicialmente, dice el coautor Hongwei Wang de la Universidad Agrícola de Shandong.

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De manera alentadora, las pruebas de campo mostraron que agregar el gen Fhb7 al trigo no tuvo impactos adversos en el rendimiento de grano. Kong dice que el equipo espera lanzar una variedad comercial dentro de 1 año, aunque no está claro cómo la resistencia proporcionada por Fhb7 se compara con la ofrecida por Fhb1. Una pregunta más importante es si el nuevo gen aumentará la resistencia de las cepas con Fhb1. Hasta ahora, dice Kong, encontraron “solo una pequeña mejora”.

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Pero la esperanza es identificar otros genes similares y “apilarlos” para endurecer el trigo y la cebada, dice Anderson. “Ahora va a haber mucha prisa por encontrar otros genes en el genoma del trigo y especies relacionadas que puedan hacer lo mismo”.

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