Descubren nuevos factores de virulencia en hongos que permiten superar la inmunidad de las plantas

El catedrático de Microbiología de la Universidad de Málaga Alejandro Pérez García, investigador del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora” (IHSM),  centro mixto de la UMA y el CSIC, ha dirigido un estudio en el que se ha descubierto que los hongos fitopatógenos –que enferman a las plantas- cuentan con unos factores de virulencia que ayudan a estos a superar la inmunidad de la planta mediante un mecanismo nunca antes identificado y que está ampliamente distribuido en muchos hongos, que consiste en manipular los mecanismos de defensa ya desarrollados por las plantas.

Síntomas típicos de oídio de cucurbitáceas causados por ‘P.xanthii’ en plantas de melón.

Pérez, que ha realizado este trabajo junto a otros investigadores de la UMA y el IHSM como los profesores Antonio de Vicente y Diego Romero y los científicos Jesús Martínez-Cruz y Jesús Hierrezuelo; afirma que la inmunidad de la planta que se conoce como “inmunidad disparada por quitina”, uno de los componentes principales de la pared celular de los hongos, es una potente respuesta defensiva desarrollada por las plantas frente a hongos que se basa en el reconocimiento de unos pequeños fragmentos de quitina de la pared del hongo invasor por parte de receptores específicos de la planta.

En este estudio se ha identificado un nuevo mecanismo que permite a los hongos fitopatógenos superar esta respuesta defensiva. Esta estrategia consiste en prevenir ese reconocimiento por parte de la planta huésped mediante la secreción de una familia de proteínas de pequeño tamaño denominadas efectores con actividad quitinasa (EWCA), cuya misión es romper los oligómeros inmunogénicos de quitina dando lugar a fragmentos más pequeños, que ya no pueden ser reconocidos por la planta.

Esta estrategia, hasta ahora desconocida, se basa en la liberación de estas quitinasas “en los sitios de penetración del patógeno para romper los oligómeros inmunogénicos de quitina” y evitar así la activación de la inmunidad disparada por quitina por parte del huésped. Es decir, la estrategia persigue engañar a la planta provocando que “no detecte” al hongo fitopatógeno y permitir que este pueda invadir los tejidos y causar la enfermedad correspondiente, según señala el investigador de la UMA.

Además, un análisis bioinformático exhaustivo de los genomas de hongos disponibles, realizado en colaboración con el profesor Michael Thon de la Universidad de Salamanca, ha permitido comprobar que los genes que codifican estas proteínas están ampliamente distribuidos en hongos patógenos.

La investigación, publicada en la revista científica The Plant Cell, ha sido realizada con el hongo fitopatógeno ‘Podosphaera xanthii’, uno de los factores limitantes más importantes para la producción de cucurbitáceas (melón, pepino, calabacín, calabaza y sandía entre otros) en todo el mundo.

Durante su desarrollo en la planta el hongo segrega una familia de proteínas de 9 miembros que hasta ahora tenía funciones desconocidas y que ha sido estudiado por este grupo de investigadores a través de análisis de expresión génica, ensayos de silenciamiento génico, modelado de proteínas y predicciones de ligando-proteína, ensayos enzimáticos y estudios de localización mediante microscopía confocal.

Ante este nuevo escenario el grupo de investigación trabaja en el desarrollo de nuevas herramientas de control de enfermedades fúngicas de plantas basadas en desarmar las estrategias de manipulación de la inmunidad disparada por quitina de los hongos fitopatógenos.

Referencia bibliográfica:

Jesús Martínez-Cruz, Diego Romero, Jesús Hierrezuelo, Michael Thon, Antonio de Vicente y Alejandro Pérez-García (2021). Effectors with chitinase activity (EWCAs), a family of conserved, secreted fungal chitinases that suppress chitin-triggered immunity. THE PLANT CELL, koab011. https://doi.org/10.1093/plcell/koab011