SE NECESITA UNA COMUNIDAD DE MICROORGANISMOS DEL SUELO PARA PROTEGER LAS PLANTAS CONTRA LAS ENFERMEDADES.

5  de Mayo de 2011.

Por: Dan Krotz

Los científicos de Berkeley Lab descifran el sistema inmune de las plantas bajo nuestros pies.

Los vegetales que consumio en la cena pueden haber sido una vez protegidos por un sistema inmune similar a el que le ayuda a usted a combatir las enfermedades. Los científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory ((Berkeley Lab) del Departamento de Energía de los E. U. y la Universidad de Wageningen de Holanda encontrarón que las plantas dependen de una comunidad compleja de microorganismos del suelo para defenderse contra los patógenos, como lo hacen muchas formas de mamíferos que albergan una serie de microorganismos para evitar las infecciones.

Los científicos descifraron, por primera vez, el grupo de microorganismos que permite a un trozo de suelo suprimir un patógeno que invade a una planta. Las investigaciones anteriores sobre el fenómeno de la supresión de la enfermedad del suelo identificó a uno o dos microorganismos para la lucha contra los patógenos.

En un desarrollo que podría conducir a mejores maneras de proteger los cultivos alimentarios de enfermedades, los científicos de Berkeley Lab desentrañan la comunidad de microorganismos del suelo que protegen a la remolacha azucarera de los hongos de la raíz. A partir de la izquierda, Todd DeSantis, Gary Andersen, y Yvette Piceno en el laboratorio donde gran parte de la investigación se llevó a cabo. Varios PhyloChips están sobre la mesa al lado de ellos. (Foto por Roy Kaltschmidt , Relaciones Públicas Berkeley Lab)

Pero el equipo encabezado por Berkeley Lab encontrarón un red microbiana compleja. Después de analizar suelo de un campo de remolacha azucarera que se había vuelto resistente a el patógeno que causa la enfermedad en la raíz, los científicos encontrarón 17 microorganismos en el suelo para combatir y eliminar el patógeno. También determinaron que todos los microorganismos trabajan juntos para reducir la incidencia de la infección por hongos. Su descubrimiento de que las plantas utilizan un ejército muy unido de microorganismos del suelo para la defensa podría ayudar a científicos a desarrollar formas de proteger mejor a los cultivos alimentarios del mundo a causa de enfermedades devastadoras.

"Organismos individuales han sido asociados con la supresión de enfermedades del suelo antes, pero hemos demostrado que muchos organismos en combinación se asocian a este fenómeno", dice Gary Andersen, de la División de Ciencias de la Tierra de Berkeley Lab . Él condujo la investigación con otros científicos del laboratorio de Berkeley como Todd DeSantis y Yvette Piceno, así como varios científicos de los Países Bajos incluyendo a Jos Raaijmakers de la Universidad de Wageningen . Su investigación fue publicada el 5 de mayo en la revista Science Express.

El Laboratorio de Berkeley y científicos holandeses analizaron el suelo de un campo de remolacha azucarera en los Países Bajos. Algo en el suelo suprimió la presencia del patógeno Rhizoctonia solani, el hongo que causan la enfermedad de la raíz en la remolacha, la papa y el arroz.

La salud de la remolacha azucarera siguió el arco típico de las plantas en suelo supresivo de enfermedades: disfrutaron de algunos buenos años, y luego sucumbieron a la enfermedad, seguido por remolachas sanas de nuevo ya que los microorganismos que combaten los patógenos se activaron y el suelo se convirtió en hostil a R. solani. Para devolver el favor, la remolacha azucarera canalizó una quinta parte de su carbono fotosintéticamente capturado a través de sus raíces en el suelo para alimentar a los microorganismos.

Los suelos supresivos de enfermedades son bastante comunes, y los científicos han identificado algunos de los microorganismos implicados en este sistema inmunológico bajo tierra. Pero ellos no saben todo de los microorganismos que participan.

Para averiguarlo, los científicos utilizaron los PhyloChip, que es un chip del tamaño de una tarjeta de crédito que puede detectar la presencia de 59.000 especies de bacterias y arqueobacterias en muestras de aire, agua y suelo sin necesidad de cultivo. Fue desarrollado en Berkeley Lab para identificar rápidamente no sólo los organismos más comunes y abundantes en una muestra ambiental, sino también tipos muy raros que están presentes en cantidades extremadamente pequeñas. Esto lo hace mediante la comparación de secuencias de ADN únicas de cada especie bacteriana con más de un millón objetivos de referencia de ADN en el chip. El PhyloChip ha arrojado luz sobre muchos misterios del medio ambiente, como lo que está matando los arrecifes de coral cerca de Puerto Rico y lo que se degrada más debido al petróleo, desde el derrame de Horizon en aguas profundas del Golfo de Mexico.

Una nueva investigación revela que se necesita una comunidad de microorganismos del suelo, no sólo uno o dos microorganismos, para proteger los cultivos. La imagen superior es un campo de remolacha azucarera sano. La imagen de abajo es un campo de remolachas azucarera que está infectado con el el hongo de la raíz.

En este caso, las muestras de suelo del campo de remolacha azucarera se modificaron para exhibir seis niveles de supresión de la enfermedad . Se aisló el ADN de las muestras y se enviaron al laboratorio de Berkeley para el análisis. El PhyloChip detectó más de 33.000 especies de bacterias y arqueobacterias en las muestras, con todos los seis tienen más o menos los mismos tipos de bacterias.

Pero cuando los científicos examinaron la abundancia de bacterias en cada muestra, se encontraron con que cada una tenía una huella digital única. Todas las muestras en las que la enfermedad se suprimió la mayor abundancia fue de 17 tipos únicos de bacterias. Entre ellos los hongos combatientes conocidos como Pseudomonas, Burkholderia, Xanthomonas y Actinobacterias. Además, otros tipos de bacterias que no han demostrado ninguna capacidad para combatir los patógenos por su cuenta se encontró que actúan de forma sinérgica al suprimir la planta enferma.

Sobre esta base, los científicos creen que un aumento en varios tipos de bacterias es un indicador más importante de supresión de la enfermedad que la presencia de uno o dos bacterias que son especialmente buenas para matar los agentes patógenos.

"Ahora vemos que los complejos fenómenos de la supresión de la enfermedad en los suelos no sólo se puede atribuir a un único grupo de bacterias, pero lo más probable es el control por una comunidad de organismos", dice Andersen.

Su investigación ayudará a los científicos a perseguir preguntas sin respuesta acerca de la supresión de la enfermedad del suelo: ¿Las plantas pueden activamente reclutar microorganismos benéficos del suelo para la protección contra las infecciones? Y si es así, ¿cómo lo hacen? También ayudará a los científicos a aclarar los mecanismos por los cuales los grupos de microorganismos del suelo trabajan juntos para reducir la incidencia de enfermedades de las plantas.

• La investigación se describe en un artículo titulado "Descifrando el Microbioma de la rizosfera para la supresión de las enfermedades por bacterias" que se publicó el 05 de mayo de 2011 en la revista Science Express.

• El PhyloChip fue el destinatario de tanto los 100 Premios en Investigación y Desarrollo 2008 y el primer lugar en la categoría de Medio Ambiente de los Premios en Innovación en Tecnología del Wall Street Journal 2008.

Fuente:Berkeley Lab: News release. lbl.gov

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Nota: Este artículo en cuanto a nuestros conocimientos de Agricultura orgánica o ecológica, no es innovación, esto ya se conocía hace años en toda Latinoamerica, descubrieron el agua tibia, lo interesante es el FhyloChip, este chip si tiene multiples aplicaciones.

Un chip de ADN (del inglés DNA microarray) es una superficie sólida a la cual se une una colección de fragmentos de ADN. Las superficies empleadas para fijar el ADN son muy variables y pueden ser de vidrio, plástico e incluso de silicio. Los chips de ADN se usan para analizar la expresión diferencial de genes, monitorizándose los niveles de miles de ellos de forma simultánea. Su funcionamiento consiste, básicamente, en medir el nivel de hibridación entre la sonda específica ("probe", en inglés), y la molécula diana (target), indicándose generalmente mediante fluorescencia y análizándose por análisis de imagen, lo cual nos indicará el nivel de expresión del gen.

Suelen utilizarse para identificar genes con una expresión diferencial bajo condiciones distintas. Por ejemplo, para detectar genes que producen ciertas enfermedades mediante la comparación de los niveles de expresión entre células sanas y células que están desarrollando ciertos tipos de enfermedades.

Chip de ADN del Laboratorio de Berkeley para una rápida generación de perfiles de las poblaciones microbianas, también llamado PhyloChip.

Aplicaciones.

Los chips de ADN se han aplicado al estudio de casi cualquier tipo de problema biológico. El numero de publicaciones anuales es muy alto y continúa creciendo. Algunas de sus aplicaciones más frecuentes son :

- Estudio de genes que se expresan diferencialmente entre varias condiciones (sanos/enfermos, mutantes/salvajes, tratados/no tratados).
- Clasificación molecular en enfermedades complejas identificación de genes característicos de una patología (firma o “signature”).
- Predicción de respuesta a un tratamiento.
- Detección de mutaciones y polimorfismos de un único gen (SNP).

Fragmento tomado de: Wikipedia.