Genética, la alternativa a los fungicidas

Genética, la herramienta alternativa a los fungicidas. Es conocido que si las plantas reciben grandes cantidades de agua, especialmente cuando son plántulas (la etapa inicial del desarrollo de la planta tras germinar la semilla), y el cultivo permanece húmedo por mucho tiempo, estas enferman y mueren. Esto se debe al proceso denominado ‘damping-off’ o podredumbre de plántulas, una enfermedad causada por patógenos del suelo.

En casos de plantas comunes que se mantienen en el interior de los hogares, esta humedad es controlable y se puede frenar el desarrollo de la patología con rapidez, pero, en el caso de grandes plantaciones como los bosques forestales o las superficies agrícolas, resulta imposible controlar estas condiciones y frenar el hongo.

Tradicionalmente, la enfermedad es tratada mediante el uso de fungicidas, los cuales pueden resultar nocivos para la fauna, contaminar el agua subterránea o extenderse hacia áreas que no requerían el tratamiento. En este marco, una investigación del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (iuFOR) de la Universidad de Valladolid (UVa) plantea el uso de la genómica, concretamente el desarrollo de nuevas estrategias basadas en ARN de interferencia para conseguir el control del damping-off o podredumbre de plántulas mediante su uso en viveros forestales.

Concretamente, el proyecto propone tratar estas semillas forestales presentes en viveros con moléculas de ARN bicatenario, solas o encapsuladas en formulaciones avanzadas, para silenciar aquellos genes que resultan esenciales para la proliferación de hongos y oomicetos patógenos. Una alternativa preventiva y sostenible con aplicación inicial en especies forestales como pino y encina, que contaría con potencial para poder realizar una transferencia posterior a cultivos agrícolas.

El proyecto, denominado ‘Nuevas estrategias RNAi para el control del damping-off en viveros forestales’ (RNA-FORestSEEDS), tiene por objetivo «desarrollar una nueva estrategia para proteger semillas y plántulas forestales frente a esta enfermedad muy problemática en viveros, causada por distintos patógenos del suelo, que puede provocar la muerte de las plantas en sus primeras fases de desarrollo», explica Jonatan Niño Sánchez, profesor e investigador de la UVa, en la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias de Palencia, e investigador del iuFOR.

En vivero, esto puede traducirse en pérdidas importantes y una menor calidad del material vegetal que después se llevará al campo. Además, apunta que, desde el punto de vista forestal, la semilla y el vivero «son probablemente el punto más realista para empezar a aplicar este tipo de tecnologías».

«Con el conocimiento y las herramientas actuales, tratar directamente grandes superficies de bosque con ARN no es viable ni económica ni tecnológicamente. Sin embargo, sí puede ser mucho más factible actuar en una fase controlada, como el tratamiento de semillas o plántulas en vivero. Por eso decidimos centrarnos en esta etapa. Es una forma de acercar el ARN de interferencia a aplicaciones reales en especies forestales, empezando por un problema concreto, en un entorno manejable y con un impacto potencial claro: producir planta protegida antes de su salida al campo».

Debido a esto, la base del proyecto es «utilizar moléculas de ARN como una especie de ‘mensaje dirigido’ contra el patógeno». Estas moléculas las van a diseñar para reconocer genes concretos que el hongo necesita para crecer o infectar, de tal manera que, cuando el patógeno capta ese ARN, se activa un mecanismo natural (ARN de interferencia) que reduce la actividad de esos genes y, con ello, su capacidad de causar enfermedad.

«Es una forma muy precisa de debilitar al patógeno sin actuar de manera general sobre todo el entorno microbiano. Queremos aplicar esta tecnología al tratamiento de semillas y plántulas en vivero, una fase clave para producir la planta forestal protegida antes de llevarla al campo. Si conseguimos reducir las infecciones en esa etapa inicial, podríamos mejorar la supervivencia de las plantas durante la producción y favorecer un mejor establecimiento posterior tras la plantación. Además, aunque el proyecto se centra en especies forestales, el enfoque podría trasladarse en el futuro a cultivos agrícolas que sufren problemas similares en semilla, vivero o trasplante».

La iniciativa surge tras una línea de trabajo que han desarrollado en colaboración con la Universidad de California Riverside, empleando tecnologías basadas en ARN para el control de enfermedades causadas por hongos fitopatógenos.» Gran parte de ese trabajo se había centrado en plantas adultas y en mejorar la forma de aplicar el ARN. Este nuevo proyecto recoge esa experiencia previa, pero la orienta hacia dos retos nuevos: acercar la tecnología al sector forestal y explorar su uso en una fase mucho más temprana, tratando las semillas para prevenir enfermedades desde el inicio».

De cara a llegar a ese objetivo de proteger semillas y plántulas frente a enfermedades fúngicas utilizando ARN de interferencia, van a desarrollar un tratamiento preventivo, específico y sostenible que ayude a reducir la mortalidad de las plantas en vivero y mejore su llegada al campo.

Para ello, primero están trabajando para seleccionar los genes del patógeno que quieren bloquear. Actualmente, ya cuentan con dianas descritas y han visto que, bajo determinadas condiciones, esta estrategia puede funcionar. La segunda fase consistirá en producir y validar las moléculas de ARN de doble cadena, capaces de activar el proceso de ARN de interferencia, de cara a evaluar si estos tratamientos reducen realmente la enfermedad en semillas y plántulas.

«Otra parte importante es entender mejor cómo funciona la protección, cuánto dura, en qué momento actúa y qué ocurre en la interacción entre la semilla, la planta y el patógeno. Esta información será clave para mejorar la tecnología y alargar su efecto protector». Y, por último, trabajarán en la forma de aplicación y formulación del ARN, incluyendo estrategias de nanotecnología que «puedan protegerlo de la degradación y hacerlo más estable».

Una vez completadas estas fases, quieren poder trasladar los resultados a una aplicación real, trabajando con empresas que puedan desarrollar formulados comerciales, como recubrimientos de semilla con ARN. Así como probar estos tratamientos directamente en viveros, con distintas especies forestales y en condiciones de producción.

«Ya hay algunas empresas y viveros interesados, pero queremos ampliar esa red para validar la tecnología de forma más general. Si funciona bien en semilla forestal, el mismo enfoque podría adaptarse también al tratamiento de semillas agrícolas», remarca el investigador.

«Vamos a desarrollar tratamientos más dirigidos y con menor impacto sobre otros organismos»

Actualmente cuentan con resultados preliminares de protección que «indican que el tratamiento con ARN puede reducir la enfermedad en semillas y plántulas bajo determinadas condiciones. Es decir, vemos que la estrategia tiene potencial y que puede ayudar a disminuir el daño causado por patógenos del suelo. Ahora necesitamos entender mejor el mecanismo concreto: cómo se mantiene el ARN tras el tratamiento, cuánto tiempo permanece activo, cómo interactúa con la semilla o la planta y en qué momento llega al patógeno. Esa información es clave para mejorar los formulados y diseñar aplicaciones más eficaces y duraderas», asegura el investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias de Palencia y el iuFOR, Jonatan Niño Sánchez.

De llegar a su objetivo van a contar con este ARN que se puede diseñar para actuar sobre genes concretos del patógeno, lo que permitiría «desarrollar tratamientos más dirigidos y con menor impacto sobre otros organismos del suelo. Además, puede ayudar a reducir la dependencia de fungicidas convencionales y aportar una herramienta nueva dentro del manejo integrado de enfermedades. Esto es importante también desde el punto de vista de las resistencias, porque el mecanismo de acción del ARN de interferencia evita generación de resistencias».

Desde su experiencia como experto en sanidad vegetal y el desarrollo de nuevas estrategias para el control de enfermedades de plantas, tanto agrícolas como forestales remarca que le gustaría que este proyecto «ayudara a acercar la biotecnología al sector forestal de una forma útil y comprensible. A veces estas herramientas se perciben como algo muy alejado del campo, pero pueden tener aplicaciones muy prácticas si se desarrollan pensando desde el principio en problemas reales».

«También me gustaría contribuir a que Castilla y León y la Universidad de Valladolid tengan un papel relevante en el desarrollo de nuevas soluciones sostenibles para la sanidad vegetal. Tenemos un entorno forestal y agrícola muy importante, buenos grupos de investigación y una necesidad clara de innovar en protección vegetal. Además, es un proyecto importante para mi trayectoria profesional».