Los plásmidos, una nueva forma de rastrear la propagación de las enfermedades de las plantas
Un equipo investigadores liderados por la Universidad Estatal de Oregón ha desarrollado una forma de entender la propagación de Agrobacterium, un género de bacterias gram negativas que causan tumores en las plantas y que daña a más de cien especies de plantas de interés agrícola y forestal en todo el mundo. Este avance podría ahorrar miles de millones de dólares al año a la industria de viveros.
Agrobacterium es un género de bacterias que causa la enfermedad de la agalla de la copa, que afecta a más de 100 especies de plantas, incluidos árboles frutales, rosas, vid, plantas de vivero y árboles de sombra; las mismas que pueden alcanzar un valor combinado de más de $ 16 mil millones anuales en los Estados Unidos, según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.
El trabajo de los investigadores se centra en los plásmidos que son moléculas de ADN extracromosómico generalmente de forma circular que se replican y se transmiten o conjugan independientemente del ADN cromosómico. Los plásmidos son ejemplos de elementos genéticos móviles que junto con los transposones y los agentes virales constituyen vehículos para la transferencia horizontal de genes.
Esta característica permite que su propagación se amplifique y junto con ello la enfermedad. Los plásmidos de Agrobacterium tienen genes que le dan la capacidad única de transferir una porción del plásmido a las células de la planta y reprogramar genéticamente al huésped para causar la enfermedad de la vesícula o de la raíz pilosa.
Estos plásmidos también tienen genes que permiten que Agrobacterium transfiera todo el plásmido horizontalmente, es decir de una bacteria a otra en lugar de hacerlo a través de la herencia vertical (característica que ha sido de gran interés dentro de la genética), o de padres a hijos.
Al adquirir un plásmido dañino, una cepa de Agrobacterium previamente benigna puede convertirse en un nuevo linaje patógeno.
Para desarrollar su sistema de rastreo, los investigadores primero tuvieron que comprender la evolución y clasificación de los plásmidos.
Inicialmente, el punto de vista científico aceptado era que la transferencia frecuente de información genética entre los plásmidos y la gran cantidad de variación genética entre las especies de Agrobacterium hacían que entender relaciones evolutivas entre los dos fuera prácticamente imposible. Sin dicha información no es posible rastrear con precisión los brotes de enfermedades.
Los investigadores se centraron en dos clases de plásmidos, inductores de tumores e inductores de raíces, que proporcionan a Agrobacterium la capacidad de transferir una porción del plásmido a las plantas y causar enfermedades. Se secuenciaron 140 cepas con plásmidos y, sorprendentemente, descubrieron que los plásmidos descendían de solo nueve linajes .
Los investigadores aseguran que con esta extensa información de secuenciación genética y que permite clasificar los plásmidos y Agrobacterium, se puede lograr inferir cómo se mueven las bacterias entre los viveros y cómo se mueven los plásmidos entre las bacterias.
Con las secuencias genéticas se logró identificar a viveros con las mismas secuencias de genoma y plásmido, la misma secuencia de genoma pero diferentes secuencias de plásmido, o diferentes secuencias de genoma pero las mismas secuencias de plásmido.
De esta manera se logró rastrear al menos siete casos en los que la distribución global de plantas contribuyó a la transmisión generalizada de una sola combinación de cepa y plásmido de Agrobacterium.
Uno de estos casos incluyó un vivero que produce plantas a nivel mayoristas y que puede haber servido como una especie de fuente cero de plantas infectadas para muchos brotes. Las cepas de la misma combinación genotipo-plásmido se identificaron más tarde en otros dos viveros en otra parte del mundo.
Con la capacidad de analizar por separado las bacterias del plásmido, los investigadores encontraron muchos casos en los que la transmisión del plásmido perpetuaba la propagación de la enfermedad. Por ejemplo, se encontró una combinación de cepa-plásmido recolectada en 1964 cuyos plásmidos contenían las mismas secuencias que se identificaron en cepas recolectadas entre 30 y 40 años después en diferentes partes del mundo, lo cual indicaría que las características patógenas de Agrobacterium se habrían transferido con la ayuda de los plásmidos.
En la actualidad algunas cepas de Agrobacterium, y algunos plásmidos, se han modificado para ser utilizadas como herramientas para estudiar la función de las plantas e introducir nuevos rasgos genéticos en las plantas. Este estudio también tiene aplicaciones potenciales para optimizar estas herramientas de biotecnología o desarrollar otras nuevas para avanzar en la investigación.
Los métodos desarrollados para el estudio también se pueden aplicar potencialmente para rastrear enfermedades en humanos y animales e incluso brotes de enfermedades transmitidas por alimentos. Por ejemplo, los plásmidos propagan genes resistentes a los antibióticos, un problema apremiante para la salud humana y animal. Los hallazgos acaban de publicarse en la revista Science.
Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200604152111.htm
