Un equipo de investigación del Instituto de Agricultura Sostenible del CSIC en colaboración con las universidades canadienses British Columbia y Victoria y el LIPME-INRAe de Francia, ha descubierto un gen que evita que las raíces del girasol sean colonizadas por una mala hierba parásita, llamada jopo. Los resultados del estudio permiten la generación de nuevas variedades que, de manera natural, evitan la infección.

El Orobanche cumana o jopo de girasol, es uno de los patógenos que más problemas provocan en este cultivo en Europa. Es una planta que no tiene clorofila, por lo que no puede realizar la fotosíntesis, y necesita colonizar un huésped que le proporcione el sustento necesario para su supervivencia. Cada individuo puede llegar a producir 500.000 semillas y el suelo donde crece puede permanecer infestado por 20 años. Los agricultores luchan contra él con herbicidas y otros métodos, pero la solución más sostenible y duradera es la siembra de híbridos que hayan adquirido resistencia a este parásito. Es decir, variedades de girasol que no permiten que el jopo se instale en sus raíces y secuestre sus nutrientes.

El equipo de investigación del Instituto de Agricultura Sostenible del CSIC responsable del artículo.

Se han logrado variedades de girasol resistentes a razas concretas del parásito, pero éste evoluciona y supera las defensas. Por eso, reconocer dónde la planta tiene sus herramientas de lucha es importante para crear una que sea impenetrable. En esa línea, los expertos han descrito el gen de un girasol silvestre que evita que la raza G del jopo lo colonice en el artículo ‘Development and characterization of a new sunflower source of resistance to race G of Orobanche cumana Wallr. derived from Helianthus anomalus’, publicado por la revista Theoretical and Applied Genetics.

Además, han confirmado la posibilidad de transferirlo al girasol cultivado para que tenga resistencia natural ante esta mala hierba. “Hemos descubierto que la capacidad de defensa, incluso después de haber intentado infectar las raíces, está determinada por el gen OrAnom1, que se encuentra en el cromosoma 4 de la planta. Esto ayudará a mejorar los cultivos y a entender cómo interactúan con este parásito”, indica a la Fundación Descubre la investigadora del IAS Begoña Pérez-Vich, autora del artículo.

Selección genética contra el jopo

Los investigadores planteaban en primer lugar, identificar plantas de girasol silvestres que, aunque no son apropiadas para el cultivo, presentan defensas naturales que las protegen frente al jopo. Tras la evaluación de muchas especies distintas del género Helianthus, localizaron una variedad de Helianthus anomalus que demostró ser completamente resistente frente a la raza G del jopo, la más extendida actualmente en Europa.

El Orobanche cumana o jopo de girasol, es uno de los patógenos que más problemas provocan en este cultivo en Europa.

Posteriormente, la cruzaron con una variedad de girasol cultivado para transferir los mecanismos de defensa desde la especie silvestre y confirmaron que, efectivamente,  funcionaban. Al mismo tiempo, los expertos determinaron que la resistencia traspasada estaba controlada por un único gen, y crearon un mapa donde se localiza el lugar específico que ocupa en una región concreta del cromosoma número 4 del genoma del girasol. “El OrAnom1 es de enorme importancia para la lucha contra el jopo sin necesidad de emplear productos químicos, como herbicidas”, añade la investigadora.

Por último, el estudio explica cómo funcionan los mecanismos de defensa que protegen al girasol frente al jopo, es decir, cómo son las relaciones que establece con otros genes y cuáles son los procesos fisiológicos y bioquímicos que se producen para ello. Así, los investigadores han demostrado que la raíz del girasol, una vez que el tejido de jopo penetra, segrega unos componentes químicos naturales que detienen su crecimiento y evita que prosiga el proceso de colonización. 

Los resultados del estudio permiten la generación de nuevas variedades que, de manera natural, evitan la infección.

Los expertos hacen hincapié en la importancia de ampliar la base genética de la resistencia al jopo en el girasol para garantizar estrategias de mejora más duraderas y sostenibles y acabar con la amenaza que representa esta mala hierba parásita.

Este trabajo se ha financiado mediante los proyectos ‘Qualifica QUAL21_023 IAS’ de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, ‘Caracterización de una población española de jopo de girasol (Orobanche cumana) con virulencia atípica y dos nuevas fuentes de resistencia derivadas de Helianthus spp.’ del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Agencia Estatal de Investigación y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional-Unión Europea, además de fondos del INRAe de Toulouse (Francia).

Reportaje sobre esta nota de prensa: El gen que hace fuerte al girasol contra su enemigo

Referencias

Belén Fernández-Melero, Lidia del Moral, Marco Todesco, Loren H. Rieseberg, Gregory L. Owens, Sébastien Carrère, Mireille Chabaud, Stéphane Muños, Leonardo Velasco y Begoña Pérez-Vich.‘Development and characterization of a new sunflower source of resistance to race G of Orobanche cumana Wallr. derived from Helianthus anomalus’. Theoretical and Applied Genetics. 2024.

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