La próxima vez que salga a dar un paseo socialmente distante entre sus reuniones de Zoom, observe la rica diversidad de plantas a lo largo de su camino. A medida que nos acercamos a fines del verano, asegúrese de notar también la diversidad de síntomas de enfermedades en esas plantas, incluidas las manchas, manchas o crecimiento borroso causado por bacterias, virus u hongos.
Una clave para sobrevivir en la naturaleza es combatir la infección, y no solo una vez. Como en los humanos, una infección puede dejar o no a una planta con inmunidad duradera.
De hecho, una infección temprana podría empeorar las cosas. Una nueva investigación de un equipo internacional que incluye a un profesor asistente de biología en la Universidad de Washington en St. Louis muestra que la infección en realidad hace que una planta sea más susceptible a una infección secundaria, en experimentos y enla naturaleza. Los hallazgos aparecen en la edición del 31 de agosto de Ecología y evolución de la naturaleza .
"Descubrimos que la infección temprana facilitó la infección posterior", dijo Rachel Penczykowski, profesora asistente de biología en Artes y Ciencias y coautora principal del estudio. Realizó los experimentos de campo como investigadora postdoctoral con Anna-Liisa Laine, seniorautor del artículo, ahora en la Universidad de Zúrich.
"Y el orden en el que las cepas de patógenos infectan una planta es importante", dijo Penczykowski. "Es especialmente probable que algunas cepas de patógenos faciliten la infección por cepas que llegan más tarde".
Los hallazgos, obtenidos a través de una serie de experimentos elegantes que capturan cómo las cepas de patógenos se acumulan naturalmente en las plantas durante una temporada de crecimiento, revelan la importancia de comprender las interacciones entre los patógenos al desarrollar estrategias para mantener poblaciones saludables de cultivos.
La infección temprana promueve una infección posterior
Una mala hierba común en los caminos Plantago lanceolata es originario de Europa, donde se realizó este estudio, y Asia; también se encuentra comúnmente en América del Norte. Infección por el patógeno Podosphaera plantaginis , un hongo de mildiú polvoriento, es fácil de detectar a simple vista.
En la naturaleza, las poblaciones de plantas están expuestas e infectadas por múltiples cepas de oídio a lo largo de su vida. Los autores se preguntaron si la exposición previa a una cepa de oídio afecta la susceptibilidad de la planta a una segunda.
Para simular lo que sucedería en la naturaleza, los autores tomaron plantas jóvenes libres de enfermedades y cepillaron esporas de patógenos de una de las cuatro cepas de patógenos en una sola hoja por planta. El resto de las hojas se cubrió temporalmente con una bolsa de plástico.
La hoja inoculada se cubrió con una bolsa a prueba de esporas durante el experimento, lo que evitó que la infección se propagara entre ella y las otras hojas. Este método funciona porque el mildiú polvoriento produce una infección localizada en la superficie de la hoja que nodiseminado sistémicamente en la planta. De lo contrario, plantas de control idénticas recibieron una inoculación simulada en lugar de esporas de mildiú polvoriento.
Las plantas se colocaron luego en un entorno de jardín común en un campo grande sin Plantago local ni mildiú polvoriento, donde se expusieron simultáneamente a las cuatro cepas de patógenos.
Penczykowski y el coautor Fletcher Halliday, un investigador postdoctoral actual en el laboratorio de Laine, encontraron que ninguna de las cuatro cepas de mildiú polvoroso inoculadas en las plantas protegían a las plantas de una infección secundaria. De hecho, la exposición previa al mildiú hizo quemás susceptible a una segunda infección por mildiú polvoriento en comparación con los controles sin infección previa.
"Si observa cada cepa individualmente, algunas de las cepas fueron mejores que otras para promover una infección posterior", dijo Penczykowski.
"Debido a que las plantas de cultivo también pueden estar expuestas a una diversidad de cepas de patógenos durante una temporada de crecimiento determinada, comprender las formas en que las diferentes cepas de patógenos se impactan entre sí es importante para desarrollar estrategias sostenibles de control de enfermedades en los sistemas agrícolas".
en la naturaleza
Los científicos a veces colocan cohortes de "plantas centinela" sanas cultivadas en invernadero en poblaciones de campo para medir el riesgo de infección por patógenos. Hacer esto con plantas centinela permite a los investigadores controlar los antecedentes genéticos, la edad y la condición.
Para probar cómo la inoculación previa afectó la probabilidad de que las plantas se infectaran durante las epidemias en las poblaciones silvestres, los autores inocularon plantas como lo hicieron en el experimento de jardín común nuevamente, con controles no inoculados para comparar. Excepto que esta vez, movieron la macetaplantas centinela en poblaciones silvestres y esperó a que llegaran las esporas de moho de origen natural.
Los investigadores encontraron que las plantas centinela previamente infectadas adquirieron infecciones secundarias de mildiú con más frecuencia que las plantas de control que nunca habían sido infectadas. Esto fue cierto a pesar de que la única forma en que las plantas capturaban las cepas de patógenos naturales era a través del viento.
"Lo que vimos tanto en nuestro jardín común como en nuestros experimentos con plantas centinela fue que las plantas inoculadas previamente eran más susceptibles a infecciones posteriores", dijo Halliday. "Pero, ¿podríamos detectar la firma de la facilitación de cepas de patógenos en poblaciones de plantas silvestres infectadas naturalmente?Eso requeriría un estudio intensivo de la dinámica de patógenos de plantas silvestres ".
Y los científicos fueron a la naturaleza, es decir, utilizando datos de poblaciones silvestres que afortunadamente se recopilaron el año anterior.
En una encuesta intensiva de 13 poblaciones de campo, los científicos rastrearon la infección por mildiú en plantas silvestres durante el transcurso de dos meses. Etiquetaron las plantas cuando encontraron infección por hongos; de lo contrario, no fueron manipuladas de ninguna manera y habían estado creciendo en elcampo toda su vida.
Se cortó una pequeña área de hoja de cada planta infectada y se llevó al laboratorio para identificar las cepas de mildiu que infectaron las plantas en diferentes momentos durante la temporada de crecimiento.
La importancia de llegar temprano
Las cepas de mildiú polvoroso varían en su capacidad para sobrevivir el invierno y en el momento de su ciclo reproductivo.
Algunas cepas llegan antes en la temporada de crecimiento y es probable que sean las que hayan invernado con éxito y se hayan reproducido rápidamente.
Halliday se sumergió en los datos genéticos recopilados a partir de los estudios de las 13 poblaciones de campo y descubrió que las cepas detectadas a principios de la temporada comúnmente facilitaban infecciones posteriores, y las cepas que llegaron a las poblaciones más tarde en la temporada se beneficiaron de esa facilitación.
"Las cepas que llegan temprano son las que están impulsando el curso de las epidemias y también afectan la diversidad de cepas de patógenos que se acumulan en las poblaciones de plantas", dijo Halliday.
"En otras palabras, las cepas que están listas para comenzar a funcionar en primavera pueden afectar la dinámica ecológica y evolutiva de las interacciones planta-patógeno", agregó Penczykowski.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Marta Wegorzewska. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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