Para muchos de nosotros, las abundantes cosechas de calabacines y pepinos evocan los sofocantes días del verano, mientras que las calabazas y las calabazas decoran nuestras mesas navideñas durante todo el otoño. Sin embargo, estas frutas y verduras icónicas, conocidas colectivamente como cucurbitáceas, también puedenayúdenos a comprender la propagación de enfermedades de las plantas que representan un riesgo significativo para los cultivos.
Recientemente dirigí un estudio que utilizó especies de cultivos de dos géneros de plantas estrechamente relacionadas que pertenecen a la familia Cucurbitaceae: calabacín, calabaza y calabaza, que son del mismo género Cucurbita y también son nativas de América.como el pepino y el melón, ambos pertenecientes a un género Cucumis que es originalmente de origen euroasiático. Utilicé estas plantas de cultivo de Cucurbitaceae nativas e introducidas estrechamente relacionadas como un sistema modelo para comprender cómo y por qué emergen los patógenos de las plantas.
Para este estudio, recolecté 88 muestras de Erwinia tracheiphila a través de estos dos géneros de plantas hospederas en el este de los Estados Unidos y secuenciaron sus genomas completos. E. Tracheiphila es un patógeno que causa marchitez bacteriana en estas especies de cucurbitáceas, lo que resulta en pérdidas de decenas de millones de dólares y costos de prevención para los agricultores estadounidenses cada año. Sin embargo, la falta de conocimiento básico sobre este patógeno significa que hay pocos métodos de control disponiblespara agricultores
E. Tracheiphila El genoma es como el monstruo de Frankenstein: juntando muchos fragmentos diferentes de genes y ADN de diferentes fuentes, lo que sugiere que recientemente ha experimentado cambios dramáticos. También hubo muy poca diferencia genética entre los genomas de las 88 muestras diferentes.A partir de estos datos genómicos, determiné que E. Tracheiphila evolucionó como patógeno solo recientemente.
Mis colegas y yo también encontramos tres linajes bacterianos distintos. Sorprendentemente, también encontramos que los pepinos son la única planta huésped susceptible a los tres linajes, y las especies de plantas huésped más susceptibles en general. Esto es notable porque, mientras que la calabaza y el calabacín sonOriginario del este de América del Norte y presente en las Américas durante millones de años, los pepinos y el melón solo se introdujeron en América del Norte después de la colonización europea en ~ 1500. Esto sugiere fuertemente la introducción de una planta de cultivo extranjera, seguida de un cultivo generalizado enel este de América del Norte, sin darse cuenta, provocó la aparición de un nuevo patógeno vegetal muy dañino.
Nuestros hallazgos sugieren fuertemente que la forma en que las cucurbitáceas, especialmente los pepinos introducidos, se cultivan en monocultivos intensivos, combinados con el clima local, todos contribuyeron a crear un nuevo nicho ecológico en el que surgió este nuevo patógeno bacteriano.
Este conjunto de circunstancias nos brinda una oportunidad emocionante: dado que el clima templado del este de los Estados Unidos es el único lugar en el mundo donde ocurre este patógeno, podemos diseccionar, ayudado por la información en las secuencias del genoma del patógeno bacteriano, por qué el clima local yLas prácticas agrícolas han impulsado el surgimiento, la persistencia y la evolución de este patógeno agrícola.
Esto puede darnos información importante, ya que las prácticas más modernas de monocultivo en América del Norte parecen ser un contribuyente importante a este brote específico de enfermedad de la planta. La monocultura se refiere al crecimiento intenso de grandes poblaciones de la misma especie de planta huésped, en lugar de cultivar múltiples cultivosen el mismo campo, como es el caso de los antiguos sistemas mexicanos de cultivo de policultivo de milpa.
Para poner esto en términos históricos que pueden ser más familiares, E. Tracheiphila tiene paralelos notables con el patógeno de la peste negra Yersinia pestis que mató a la mitad de la población de Europa en la Edad Media. Ambos E. Tracheiphila y Y. pestis muestran cambios dramáticos similares en sus genomas. Estos cambios permitieron que ambos patógenos emergieran en poblaciones de huéspedes grandes, densas y genéticamente similares: humanos en el caso de Y. pestis y cucurbitáceas en el caso de E. Tracheiphila .
La reciente aparición de E. Tracheiphila es un problema a nivel de paisaje, y no puede ser resuelto por los agricultores individuales. Nuestra investigación muestra que nuestras prácticas agrícolas modernas, aunque producen rendimientos inimaginablemente altos también tienen susceptibilidades inesperadas a los patógenos microbianos. Este resultado debería hacernos pensar, yMotivarnos a pensar mucho más sobre cómo proteger estructuralmente nuestros sistemas agrícolas, a nivel de paisaje, de los patógenos como E. Tracheiphila en el futuro
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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