La enfermedad de las motas bacterianas, que reduce tanto el rendimiento como la calidad de la fruta, ha sido un problema creciente en los tomates durante los últimos cinco años. Debido a que la bacteria culpable, Pseudomonas syringae, prefiere un clima fresco y húmedo, los cultivos en lugares como el estado de Nueva Yorkhan sido particularmente susceptibles.
Una investigación reciente en el Instituto Boyce Thompson dirigida por las posgraduados Carolina Mazo-Molina y Samantha Mainiero y supervisada por el miembro de la facultad Greg Martin puede cambiar esto. Publicado en la edición de agosto de El diario de la planta , su trabajo ha descubierto el primer gen conocido que imparte resistencia a una cepa particular, llamada "raza 1", de la bacteria que causa la enfermedad de las motas.
Otro gen de resistencia, Pto, que proporciona resistencia a las cepas de la raza 0 de Pseudomonas syringae, se ha utilizado durante más de 25 años. Sin embargo, los cultivos siguen siendo vulnerables a la cada vez más común cepa de la raza 1, lo que genera pérdidas significativas para los productores.
Con el descubrimiento de este nuevo gen, que los investigadores han denominado Pseudomonas tomate raza 1 Ptr1, el daño causado por la enfermedad de las motas bacterianas pronto podría convertirse en cosa del pasado.
"Estamos trabajando con los fitomejoradores ahora para introducir el gen Ptr1 en las variedades de tomate que ya tienen Pto", explica Martin, quien también es profesor en la Escuela de Ciencia Integrativa de las Plantas de la Universidad de Cornell. "Si lo hace, entoncestienen resistencia a todas las bacterias conocidas que causan la enfermedad de las motas ".
Selección natural y serendipia
El proyecto comenzó en 2015, después de un brote fortuito de la enfermedad de las motas bacterianas en una de las granjas de investigación de Cornell, donde el miembro de la facultad de BTI, Jim Giovannoni, estaba investigando la calidad de la fruta del tomate. Giovannoni también es científico del USDA y profesor adjunto en la Escuela de Integración de Cornell.Ciencia de las plantas.
"La enfermedad de Speck acabó con todo su ensayo excepto por dos plantas", explica Martin. "Ambas plantas resultaron tener el gen de resistencia Ptr1. Esta fue una notable coincidencia de selección natural y serendipia".
Las dos plantas que sobrevivieron contenían un gen derivado de Solanum lycopersicoides, un pariente silvestre del tomate cultivado. Al recolectar semillas de las plantas y estudiar sus patrones de herencia, el equipo determinó que una sola región en un cromosoma es responsable de conferirresistencia, obra que se publicó en Interacciones moleculares planta-microbio en 2019. En este artículo más reciente, identificaron un gen específico en esta región que confiere resistencia a la raza 1, el gen Ptr1.
Mazo-Molina describió la emoción de identificar el gen. "Cuando encontramos Ptr1, siempre decía que 'podría ser el gen' o 'podría ser el gen'", explica. "Pero en algún momento, estabacapaz de decirme a mí mismo, 'Este es el gen. No tienes que dudarlo' ".
Ptr1 codifica una proteína que detecta indirectamente la presencia de una proteína patógena llamada AvrRpt2. Tanto la manzana como la popular planta modelo Arabidopsis tienen genes que codifican proteínas que también reconocen la misma proteína bacteriana.
"Las tres proteínas son completamente diferentes", dice Martin. "No hay similitud en absoluto. Parece un ejemplo de evolución convergente, soluciones independientes en diferentes plantas para el mismo problema".
"Debido a que la detección de AvrRpt2 evolucionó varias veces a lo largo de la historia evolutiva, la proteína AvrRpt2 probablemente juega un papel clave en la capacidad del patógeno para infectar plantas", dice Martin.
Pasos siguientes
Ahora que se ha identificado el gen, el equipo se concentra en desarrollar variedades de tomate que porten el gen Ptr1. "La especie silvestre en la que se encuentra naturalmente Ptr1 es realmente difícil de cruzar con tomates cultivados", explica Mainiero. "Podemosno se limite a utilizar métodos de reproducción tradicionales ".
Afortunadamente, puede haber otra forma.
"Una forma defectuosa del gen ya está presente en muchas variedades de tomate", dice Martin, "con mutaciones naturales que lo han hecho no funcional. Existe un nuevo tipo de tecnología de edición de genes llamada CRISPR Prime Editing que podría permitirnos entrar eny reparar este gen defectuoso ".
Mainiero planea trabajar en el proyecto CRISPR Prime Editing, y Mazo-Molina se enfocará en comprender el mecanismo de acción molecular subyacente a Ptr1.
Martin enfatiza que la colaboración entre Mainiero y Mazo-Molina fue clave para el éxito del proyecto. "Es un gran ejemplo de colaboración dentro de un laboratorio entre dos miembros de laboratorio diferentes", dice. "Trabajaron sin problemas como un equipo. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Boyce Thompson . Original escrito por Aaron J. Bouchie. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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