Inmunidad de las plantas ‘corroído’ por el óxido

Los genomas de los hongos que causan la roya negra del trigo y la roya del álamo se han secuenciado y analizado por un consorcio internacional de investigadores del INRA, el CNRS, el Universités Henri Poincaré – Nancy 1 y Aix-Marsella I y II (Universidad de Provence – Universidad de la Méditerranée), los centros de secuenciación del Instituto Conjunto del Genoma y el Instituto Broad del MIT y de Harvard, el Servicio de Investigación Agrícola del USDA y la Universidad de Minnesota en los Estados Unidos. Este análisis ha descubierto la presencia en estos patógenos de un gran número de genes nunca antes identificadas en otras especies. Estos genes codifican la secreción de proteínas utilizadas por los hongos para suprimir la inmunidad en las plantas hospedantes. Estos nuevos datos le ayudará a identificar cómo evitar los hongos de la roya en el trigo las respuestas de defensa y el álamo. Los resultados completos del estudio se publican en la versión avanzada en línea de la revista de los PNAS (edición del 02 de mayo 2011).

La comprensión de las características biológicas de las propiedades invasivas de hongos patógenos en las plantas es un paso importante hacia el desarrollo de soluciones más sostenibles para su eliminación. Estos hongos microscópicos pueden causar enfermedades de alto poder destructivo conocido comúnmente como «roya» en varios cultivos agronómicamente importantes como el trigo, la soja, el café y el álamo. En un nuevo estudio, un consorcio internacional de investigadores de los centros INRA de Nancy y de Versalles, la Universidad Henri Poincaré – Nancy 1 y un equipo conjunto del CNRS y la Universidad d’Aix – Marseille secuenciado y llevado a cabo un análisis comparativo de los genomas de el trigo y la roya del álamo hongos. Estas enfermedades son causadas por hongos biotróficos (1), que se alimentan de la planta huésped sin matarlo. El óxido debilita significativamente las plantas infestadas y reduce seriamente las cosechas. El crecimiento y la reproducción de estos hongos de la roya dependen totalmente de las plantas que parasitan.

La secuenciación de los genomas de los hongos responsables de vapor de la roya del trigo ( Puccinia graminis f. sp. tritici ) y la roya de la hoja del álamo ( Melampsora larici-populina ) ha contribuido significativamente a la comprensión de la naturaleza parasitaria de la roya. 
Rust genomas son de tamaño grande y contienen un repertorio muy grande de genes (más de 16.000 en los dos hongos). Más de la mitad son nuevos genes no identificados previamente en otros patógenos de las plantas. Rust genomas hongos, por ejemplo, presentar una habilidad específica para secretar más de mil diferentes efector proteínas similares (mayoría de los cuales se producen sólo en royas). Estos efectores son pequeñas, las proteínas secretadas cree que es capaz de suprimir los sistemas de defensa de plantas durante la infección.Los genomas de Melampsora larici-populina y Puccinia graministambién contienen una proliferación masiva de elementos de transposición (2), que han contribuido a la innovación en las royas, en particular facilitando la aparición de nuevos genes a los patógenos evolucionado junto a las plantas hospedantes.

Las royas son muy difíciles de estudiar debido a su estilo de vida biotrófico obligado. Pocas variedades de hongos de la roya puede ser aislado y mantenido artificialmente en un laboratorio.La secuenciación de los genomas de estos dos por lo tanto, representa un importante avance en el estudio de la patología de las plantas, dado el impacto de las enfermedades foliares en cultivos de interés agronómico importante. Los resultados de este estudio se espera que una mayor comprensión de los mecanismos que subyacen a la evolución de biotrophy.

 

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© Benjamin Petre / INRA

Enfermedad de la roya en la hoja de álamo. El álamo es un cultivo importante en la industria de la madera de Europa y un producto cada vez más común en los sectores de la energía. Melampsora larici-populina, el agente causal de la roya del álamo, es el principal obstáculo para una mayor expansión de la producción de álamos. La enfermedad causa un daño significativo a las plantaciones de álamos y puede reducir el crecimiento del rendimiento anual de hasta un 50% de los árboles en plantaciones hechas por el hombre. En tan sólo unas décadas, el agente causal de la enfermedad foliar tiene éxito los mecanismos de resistencia anuladas en casi todos los cultivares de álamo utilizados en las plantaciones. Por lo tanto, una mejor comprensión de las características genéticas de esta enfermedad es una necesidad urgente de desarrollar cultivares con inmunidad duradera a la roya. Después de la secuenciación del genoma del álamo en el 20063, la secuenciación del genoma de la roya del álamo debería permitir identificar los factores desencadenantes de la enfermedad y observar cómo estos factores evolucionan para suprimir la inmunidad de los árboles. Sobre la base de este conocimiento, se será posible desarrollar más eficaces, ecológicamente sostenibles métodos de lucha contra la enfermedad por la cría de árboles resistentes.


 

 

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© Marc Fouchard / INRA

Negro óxido en las plantas de trigo. Puccinia graminis f. sp. tritici, el agente causal de la roya en negro del tallo del trigo, ha causado epidemias a gran escala en cultivos de trigo de todo el mundo. El uso de variedades resistentes de trigo desde mediados del siglo 20 ha logrado reducir el impacto de la enfermedad. Sin embargo, la aparición de la altamente virulenta cepa Ug99 cepa del hongo en Uganda en 1999 y más tarde en el sur de África, Yemen e Irán representa una amenaza para la producción de todo el mundo, el 85% de las variedades de trigo cultivadas en las zonas de mayor producción son vulnerables a esta cepa ( como lo son el 90% de las variedades sembradas en el Oriente Medio, Asia Central y el subcontinente indio – las zonas más vulnerables). En respuesta, un programa internacional para luchar contra la enfermedad era reactivated4. La secuenciación del genoma de la roya del tallo del trigo por lo tanto, representa un paso importante hacia la comprensión de los mecanismos implicados en la superación de la resistencia del trigo a la enfermedad, y en la identificación de los efectores que manipulan el sistema inmunológico de la planta. Este avance crucial en el campo de la genómica de hongos se espera que ayude a las variedades de razas nuevas de trigo para combatir la cepa Ug99 y otras cepas nuevas y agresivas del hongo.

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