TOXINAS MÁS INTELIGENTES AYUDAN A LOS CULTIVOS A COMBATIR PLAGAS RESISTENTES.

9 de Octubre de 2011.

Por: Daniel Stolte.

Un ligero cambio en la estructura molecular introducida por ingeniería genética proporciona a las proteínas que protegen a los cultivos, llamadas toxinas Bt una nueva ventaja para vencer la resistencia de ciertas plagas, un equipo de la UA encabezada por investigadores lo informan en la revista Nature Biotechnology.

La polilla de la col (Plutella xylostella), una de las plagas del mundo vegetal más destructiva, ha desarrollado resistencia a las toxinas nativas Bt (Bacillus thuringiensis) , pero puede ser eliminado con las toxinas Bt modificada genéticamente. (Foto: Marshall Johnson / Universidad de California, Riverside)

Una de las estrategias más exitosas en el control de plagas es dotar a los cultivos con genes de la bacteria Bacillus thuringiensis, o Bt, para abreviar, que son codificados por las proteínas que matan a las plagas que intentan comerselas.

Sin embargo, las plagas de insectos están desarrollando resistencia a las toxinas Bt, lo que pone en peligro la continuidad del éxito de este enfoque. En el último número de Nature Biotechnology, un equipo de investigación dirigido por el profesor de la UA Bruce Tabashnik informa del descubrimiento de que una pequeña modificación de la estructura de las toxinas supera las defensas de algunas plagas principales que son resistentes a las toxinas naturales, Bt sin modificar.

Una oruga de la polilla de la col se arrastra en una hoja. (Foto: Marshall Johnson / Universidad de California, Riverside)

 "Una determinada toxina Bt sólo mata a ciertos insectos que tienen los receptores correctos en sus entrañas", explicó Tabashnik, jefe del departamento de entomología de la Universidad de Arizona en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida . "Esta es una razón por la cual las toxinas Bt son una manera ambientalmente amistosa para controlar las plagas", dijo. "Ellas no matan indiscriminadamente. El algodón Bt, por ejemplo, no elimina a las abejas, mariquitas y otros insectos beneficiosos."

A diferencia de los insecticidas de amplio espectro, las toxinas Bt mata a sólo una estrecha gama de especies debido a que su potencia está determinada por una interacción de unión altamente específica con los receptores en la superficie de las células del intestino de los insectos, similar a una clave que sólo encaja en una cerradura segura.

"Si cambia la cerradura, no va a funcionar", dijo Tabashnik. "Los insectos se adaptan a los cambios evolutivos. Las mutaciones que ocurren naturalmente están ahí fuera en las poblaciones de insectos, y aquellos individuos que llevan los genes que los hacen resistentes a las toxinas Bt tienen una ventaja selectiva ".

Cuanto más se utiliza una toxina, lo más probable es que las plagas se adaptarán. Las toxinas Bt se han utilizado en los aerosoles desde hace décadas. Los cultivos que producen toxinas Bt se comercializaron hace 15 años y cubre más de 140 millones de acres en todo el mundo en 2010, de acuerdo con Tabashnik.
En un esfuerzo conjunto con Alejandra Bravo y Mario Soberón de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el equipo de Tabashnik se dispuso a entender mejor cómo trabajan las toxinas Bt y desarrollaron medidas de lucha para el control de plagas resistentes.

"Nuestros colaboradores desarrollaron modelos detallados acerca de cada paso a nivel molecular", dijo Tabashnik, "lo que los receptores de las toxinas se unen a aquellas enzimas con que interactúan y así sucesivamente."

Trabajos anteriores habían demostrado que la unión de las toxinas Bt a una proteína cadherina en el intestino del insecto es un paso clave en el proceso que finalmente mata al insecto. Los resultados de la UNAM indica que la unión de las toxinas Bt a la cadherina promueve el próximo paso - el recorte de una pequeña parte de las toxinas por las enzimas del insecto. Mientras tanto, el equipo de Tabashnik identificó las cepas resistentes seleccionadas en laboratorio a una plaga importante del algodón, el gusano rosado (Pectinophora gossypiella), en el que las mutaciones genéticas alteran a la cadherina y por lo tanto redujo la unión de las toxinas Bt.

Los resultados contemplados en conjunto de la UNAM y la UA dan a entender que en las cepas resistentes de la plaga, las mutaciones genéticas que ocurren naturalmente cambian la cerradura - el receptor de la cadherina - por lo que la toxina Bt - la clave - ya no encaja. Como resultado, el recorte no se produce, toda la cadena de eventos se detiene en sus pistas, y los insectos sobreviven .
Tabashnik dijo: "Así que nuestros colaboradores en México preguntaron:" ¿Por qué no recortamos nuestra toxina , mediante el uso de ingeniería genética para crear las toxinas Bt modificadas que ya no necesitan el receptor de la cadherina intacta para matar las plagas? "

En las pruebas iniciales, los investigadores encontraron que las toxinas modificadas eliminó las orugas del gusano cornudo del tabaco, Manduca sexta, en la que se bloqueó la producción de cadherina mediante una técnica llamada interferencia de ARN. Las toxinas modificadas también eliminaron las orugas resistentes del gusano rosado portadoras de mutaciones que alteran la cadherina.
"Esos experimentos nos llevó a suponer que cualquier insecto que lleva un receptor de cadherina mutante como un mecanismo de resistencia sería eliminado por las toxinas Bt modificadas", dijo Tabashnik.Para averiguarlo, el equipo invitó a colegas de todo el mundo a participar en un ambicioso experimento. "Les enviamos las toxinas nativas y modificadas sin decirles cuál era cuál y les pidió poner a prueba los dos tipos de toxinas contra las variedades resistentes que tienen en sus laboratorios", dijo Tabashnik.
Resultó que las cosas son más complicadas que la hipótesis prevista. Las toxinas modificadas no siempre funciona en los insectos con mutaciones de cadherina, y funcionaron sorprendentemente bien contra algunos insectos cuya resistencia no fue causada por una mutación de la cadherina."Todavía no sé por qué las toxinas modificadas fueron tan eficaces contra algunas cepas resistentes y con otras no", dijo Tabashnik. "El mensaje final es que tenemos que ver esto sobre una base caso por caso".
Tabashnik señaló que "con base a los resultados del laboratorio, creemos que las toxinas Bt modificadas podrían ser útiles, pero no lo sabremos hasta que se pruebe en el terreno". Dijo que los resultados son bastante prometedores ya que Pioneer, una gran compañía de agricultura y biotecnología, hizo una importante inversión para continuar la tecnología.
"Por lo menos, hemos aprendido más acerca de las plagas y sus interacciones con las toxinas Bt", dijo Tabashnik. "En el mejor de los casos, esto podría ayudar a los productores mantener el control de plagas y un medio ambiente amigable.

 "El informe, "la eficacia de las toxinas Bt genéticamente modificadas contra los insectos con diferentes mecanismos genéticos de resistencia", se publicó en Internet en el sitio web de Biotecnología de la Naturaleza el 9 de octubre de 2011.

Fuente: Universidad de Arizona.