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Una nueva investigación destaca cómo los hongos dañinos pueden volverse beneficiosos y reducir el desperdicio de alimentos

Una nueva investigación destaca cómo los hongos dañinos pueden volverse beneficiosos y reducir el desperdicio de alimentos

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Estas imágenes muestran el sorprendente efecto del dañino Ct3, que limita significativamente el crecimiento de las raíces, en comparación con el beneficioso Ct, que aumenta en gran medida el crecimiento de las raíces de los berros. Crédito: 2023, K. Hiruma

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Estas imágenes muestran el sorprendente efecto del dañino Ct3, que limita significativamente el crecimiento de las raíces, en comparación con el beneficioso Ct, que aumenta en gran medida el crecimiento de las raíces de los berros. Crédito: 2023, K. Hiruma

El moho y las enfermedades causadas por hongos pueden afectar significativamente la vida útil de frutas y verduras. Sin embargo, algunos hongos benefician a sus huéspedes al ayudar a la supervivencia de las plantas. Colletotrichum tofieldiae (Ct) es una matriz de raíces que generalmente apoya el crecimiento continuo de las plantas incluso cuando la planta carece de fósforo, un nutriente importante para la fotosíntesis y el crecimiento. Los investigadores estudiaron una cepa patógena única del hongo, llamada Ct3, que inhibe el crecimiento de las plantas. Su investigación se publica en Comunicaciones de la naturaleza.

Al comparar cepas de Ct beneficiosas y dañinas, descubrieron que la activación de un único conjunto de genes metabólicos secundarios del hongo determina el efecto negativo del hongo en la planta huésped. Cuando la masa se vio alterada, ya sea genéticamente o debido a un cambio en el medio ambiente, el comportamiento de los hongos pasó de inhibir el crecimiento a promoverlo. Comprender mecanismos como estos puede ayudarnos a reducir el desperdicio de alimentos aprovechando el papel beneficioso que los hongos pueden desempeñar en los alimentos.

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Cuando las fresas frescas se vuelven confusas debido al moho, o las uvas se vuelven grises y se marchitan en el fondo del frutero, siempre resulta un poco decepcionante y desagradable. El culpable suele ser un hongo patógeno llamado Botrytis, que destruye los cultivos alimentarios en todo el mundo y se propaga fácilmente por el viento y el suelo.

Sin embargo, hay muchos hongos que tienen una relación menos destructiva con sus plantas hospedantes, incluso formando asociaciones que pueden ayudar a que la planta crezca. Mejorar las características beneficiosas de los hongos y suprimir resultados indeseables (como la fruta podrida) ayudaría enormemente a la seguridad alimentaria mundial y ayudaría a reducir una enorme cantidad de desperdicio de alimentos.

El profesor asociado Kei Hiruma de la UCL dijo: «Los hongos asociados a las plantas exhiben diversos estilos de vida de infección que van desde mutualistas (beneficiosos) hasta patógenos (dañinos) dependiendo del entorno del huésped. Sin embargo, los mecanismos por los cuales estos microbios se transmiten a través de estos diferentes estilos de vida «es todavía no se entiende bien.» Escuela de Graduados en Artes y Ciencias, Universidad de Tokio.

«Analizamos información genética de diversas cepas de un hongo micorrízico llamado Colletotrichum tofieldiae mediante análisis transcriptómico comparativo, lo que nos permitió estudiar las diferencias en la expresión genética entre cada cepa. Sorprendentemente, encontramos que un grupo de genes metabólicos secundarios del hongo, llamado ABA-BOT, Sólo determina si el hongo exhibe rasgos patógenos o mutualistas hacia la planta huésped”.

Colletotrichum tofieldae es un hongo que normalmente beneficia a las plantas cuando sufren una deficiencia de fósforo, ayudándolas a crecer a pesar de la falta de este nutriente vital. Se ha demostrado que aumenta el crecimiento y la productividad de cultivos económicamente importantes como el maíz y los tomates. En este estudio, el equipo multiinstitucional utilizó berro como planta huésped y obtuvo seis cepas de Ct de diferentes ubicaciones geográficas para infectarla.

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Como se esperaba, cinco cepas mejoraron significativamente el crecimiento de las plantas, pero se descubrió que una sexta cepa, llamada Ct3, inhibía la absorción de nutrientes, lo que inhibía el crecimiento de las plantas y causaba síntomas de enfermedades. Entonces, ¿qué provocó este cambio radical?

“Identificamos dos puntos clave: primero, en el lado del hongo, que Ct3 activa el grupo de genes de biosíntesis ABA-BOT; y segundo, en el lado de la planta, que Ct3 estimula las vías de señalización ABA de la planta huésped, a través de las cuales el hongo inhibe el crecimiento de la planta. «, explicó Hiruma. Los investigadores descubrieron que tanto las cepas patógenas como las mutualistas de Colletotrichum tofieldae contenían el grupo de genes ABA-BOT, pero las cepas mutualistas no lo expresaban, es decir, los genes no estaban activados.

Este descubrimiento fue una sorpresa, ya que tradicionalmente se pensaba que los patógenos y los mutualismos tenían características distintas, pero estos hallazgos sugieren que están vinculados de manera más compleja.

Cuando se interrumpió el acervo genético, ya sea a nivel genético o cambiando el entorno de la planta, Ct3 ya no era patógeno sino beneficioso para el huésped, promoviendo el crecimiento de las raíces. Aunque se necesitan más estudios, parece que el grupo de genes ABA-BOT puede contribuir a la patogénesis de diversos hongos fuera de las especies de Ct.

Por ejemplo, puede estar implicado en la patogénesis de la enfermedad de Botrytis en frutas y verduras domésticas.

«Si obtenemos una comprensión integral de los mecanismos reguladores que gobiernan el acervo genético metabólico secundario de los hongos, podemos idear una manera de suprimir selectivamente la patogenicidad en hongos beneficiosos, mejorar su uso en la agricultura y aprovechar todo el potencial de la diversidad microbiana natural en el suelo. ecosistemas”, dijo Hiroma.

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«Me di cuenta de que incluso los patógenos pueden exhibir propiedades inofensivas durante una parte importante de sus ciclos de vida. De hecho, comencé a considerar la posibilidad de que lo que tradicionalmente llamamos patógenos podría en realidad funcionar como microbios beneficiosos en otras circunstancias».

más información:
El grupo de genes de biosíntesis de sesquiterpenos fúngicos es fundamental para la transmisión de patógenos mutualistas en Colletotrichum tofieldiae. Comunicaciones de la naturaleza (2023). doi: 10.1038/s41467-023-40867-s

Información de la revista:
Comunicaciones de la naturaleza