Esta es una historia sobre escupir.
No solo cualquier saliva, sino la saliva de los nematodos del quiste, un parásito que literalmente absorbe miles de millones en ganancias de la soja y otros cultivos cada año.
Los investigadores están trabajando para descubrir exactamente cómo estos pequeños gusanos engañan a las células de las raíces de las plantas para que las alimenten de por vida.
Un equipo del Centro de Ciencias de la Vida Bond de la Universidad de Missouri colaboró con científicos de la Universidad de Bonn en Alemania para descubrir evidencia genética de que el parásito usa su propia versión de una hormona vegetal clave y la de las plantas para hacer que las células de la raíz sean vulnerables aalimentación. Su investigación apareció recientemente en Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
La citoquinina se produce normalmente en las plantas, pero estos investigadores determinaron que esta hormona del crecimiento también es producida por parásitos nematodos que la utilizan para hacerse cargo de las células de las raíces de las plantas.
"Si bien es bien sabido que ciertas bacterias y algunos hongos pueden producir y secretar citoquinina para causar enfermedades, no es normal que un animal haga esto", dijo Melissa Mitchum, científica de plantas de MU y coautora del estudio."Este es el primer estudio que demuestra la capacidad de un animal para sintetizar y secretar citoquinina para el parasitismo".
no ciencia ficción
Reprogramar otro organismo puede parecer un concepto lejano, pero es una realidad para las plantas susceptibles a los nematodos.
Los nematodos del quiste salen del cascarón de los huevos puestos en los campos y migran rápidamente a las raíces de las plantas cercanas. Inyectan saliva de nematodos en una sola célula huésped de soja, remolacha y otras raíces del cultivo.
"Imagine una aguja hueca en la cabeza del nematodo que el parásito usa para penetrar en la pared celular de la planta y secretar proteínas patógenas e imitadores de hormonas", dijo Carola De La Torre, coautora del estudio y doctora en ciencias de las plantas.estudiante con el laboratorio de Mitchum ". Los nematodos usan el asador para transformar la célula huésped en un sumidero de nutrientes del cual se alimentan durante todo su ciclo de vida. Este proceso de diferenciación de novo depende en gran medida de las imitaciones de hormonas vegetales derivadas de nematodos o la manipulación de las vías hormonales de las plantas.causada por proteínas efectoras presentes en el asador de nematodos "
Estas proteínas efectoras y otras moléculas pequeñas en su saliva hacen que la célula raíz abandone los procesos normales y cree un enorme sitio de alimentación llamado sincitio. En un corto período de tiempo, esto hace que cientos de células raíz se combinen en un gran almacenamiento de nutrientesunidad de la que se alimenta el nematodo durante toda su vida.
Ser capaz de convencer a una célula raíz para que haga las órdenes del nematodo comienza con una toma del ciclo de la célula huésped de la planta, que regula la replicación y división del ADN. Esto implica que una hormona vegetal como la citoquinina está involucrada, dice Mitchum. La citoquinina normalmente regulael crecimiento de brotes de una planta, el envejecimiento de las hojas y otros procesos celulares.
Prueba de la relación
Mientras que el laboratorio de Mitchum tenía el presentimiento de que la citoquinina era clave para esta adquisición, lo que demuestra que requirió algo de ciencia creativa.
De La Torre y Demosthenis Chronis, una compañera postdoctoral MU en Bond LSC dependía de plantas mutantes de Arabidopsis para explorar la relación. "Una de las mejores cosas de usar Arabidopsis como nuestra planta huésped es la gran cantidad de recursos genéticos de citoquinina y mutantes hormonalesque están disponibles a través de la comunidad científica ", dijo De La Torre.
Infectó Arabidopsis que contenía un gen reportero llamado TCSn / GFP con nematodos. Este gen está asociado con las respuestas de citoquinina dentro de las células de la planta y se fusiona con una proteína de medusa que brilla de color verde cuando se enciende. Entonces, De La Torre vio activados los nematodosrespuestas de citoquinina en la planta poco después de la infección cuando sus plantas emitieron un brillo fluorescente verde bajo el microscopio.
Luego, ella infectó a las plantas que faltaban la mayoría de sus receptores de citoquinina con nematodos. Luego comenzó a contar los nematodos presentes.
"Después de una evaluación cuidadosa de la infección por nematodos, observamos que se desarrollaron menos nematodos femeninos en los mutantes receptores en comparación con el tipo salvaje", dijo De La Torre. "Los nematodos no pudieron infectar bien, y esa fue una evidencia clara que sugiere quela citoquinina desempeña un papel principal en las interacciones planta-nematodo ".
Otro experimento analizó Arabidopsis que contiene un gen informador llamado GUS que se fusionó con las secuencias reguladoras de los genes del receptor de citoquinina. Los tres genes del receptor de citoquinina se activaron donde se alimentaba el nematodo.
Un experimento final utilizó un mutante que creó un exceso de una enzima que degrada la citoquinina, descubriendo que también era necesario un nivel base de citoquinina vegetal para el crecimiento de nematodos.
"La simple afirmación es que los receptores de citoquinina se activaron en respuesta a la infección por nematodos y los mutantes no respaldaron el crecimiento y el desarrollo de los nematodos", dijo Mitchum. "Esto demuestra que si se quita la capacidad de la planta para reconocercitoquinina, los gusanos no pueden desarrollarse completamente "
Una colaboración internacional
El equipo de Mitchum no trabajó solo.
El laboratorio de Florian Grundler en Rheinische Friedrich-Wilhelms-University of Bonn, Alemania, también tenía la misión de descubrir si los genes en el nematodo controlaban la activación de la citoquinina. Identificaron un gen clave en el nematodo del quiste de remolacha que produce la citoquininahormona. Cuando eliminaron la capacidad del nematodo para secretar citoquinina, ciertos genes del ciclo celular no se activaron en el sitio de alimentación y los nematodos no se desarrollaron. Ahora sabemos que el nematodo también secreta citoquinina para modular las vías.
De La Torre tomó esa información y encontró el mismo gen en el nematodo del quiste de la soja.
Ahora, el equipo de Mitchum está tratando de encontrar cómo este gen clave podría funcionar de manera diferente en otros tipos de nematodos, como el nematodo de nudo de raíz como parte de una nueva subvención de la National Science Foundation. Esperan que esto ayude a conducir a una mejor resistencia en futuros cultivos.
"Comprender cómo el nematodo modula a su huésped nos ayudará a explotar nuevas tecnologías para diseñar plantas con mayor resistencia a este patógeno terriblemente devastador", dijo Mitchum. "La tecnología está cambiando todo el tiempo, estamos ganando nuevas herramientas constantemente,así que nunca se sabe cuándo algo nuevo nos permitirá hacer algo específico en el sitio de alimentación de nematodos que conducirá a un avance ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Missouri . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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