Cucurbitáceas más resistentes al virus del amarilleo

El melón, el pepino, el calabacín, la sandía y la calabaza son especies que pertenecen a la familia Cucurbitaceae, de gran valor económico e importantes para la nutrición en zonas templadas, tropicales y subtropicales. Están entre los cultivos hortícolas más importantes producidos en la cuenca del Mediterráneo, después de los tomates y las patatas. En concreto, el melón (Cucumismelo) es la especie hortícola más cultivada en España en cuanto a superficie y producción después del tomate, ocupando el país la sexta posición en producción mundial de melón y liderando la producción europea. En cuanto al conjunto de estas especies, una de las regiones más importantes, junto a Ciudad Real y Almería, es la Región de Murcia, que produce cerca del 55% del total de la producción nacional de melón y el 20% en el caso de la sandía.

Teniendo en cuenta el peso de estos productos, cuidar estas especies es fundamental para garantizar el desarrollo económico y también nutricional que aportan, lo que hace que también sea imprescindible protegerlas de posibles enfermedades. De hecho, existen más de 200 enfermedades conocidas de cucurbitáceas de diversas etiologías, entre ellas virus y bacterias, que se traducen en pérdidas económicas y que pueden representar los principales obstáculos a la producción de estos cultivos en numerosas zonas de todo el mundo.

Uno de estos virus es el del amarilleo de la cucurbitáceas transmitido por pulgones o CABYV (por sus siglas en inglés: Cucurbitaphid-borne yellowsvirus), cuyos principales huéspedes son las cucurbitáceas, pero también algunas otras especies cultivadas como la lechuga y la remolacha, aparte de algunas hierbas silvestres (ej. brassicáceas). En todos los estudios sobre la presencia de virus en cucurbitáceas llevados a cabo, CABYV ha sido identificado como el más importante o uno de los más importantes, con una incidencia del 50% o mayor en las muestras analizadas. En España ha sido identificado como el virus prevalente en cucurbitáceas en el Sureste. En Murcia cocirculan dos cepas principales del virus, siendo CABYV el virus con mayor incidencia en cultivos de cucurbitáceas en la Región de Murcia.

Es justo por esta importancia que tiene el virus para la Región lo que ha motivado la puesta en marcha del proyecto 'Estudio del mecanismo de traducción del genoma viral de CABYV y generación de plantas genéticamente resistentes', desarrollado por los investigadores Miguel A. Aranda y Verónica Truniger, especialistas en virus vegetales y procesos de síntesis de sus proteínas, además del estudiante de doctorado Giuliano Pechar y la técnico de laboratorio Blanca Gosálvez, especialista en transformación genética de melón y otras cucurbitáceas.

«Dada la alta incidencia de CABYV en cultivos de cucurbitáceas de la cuenca mediterránea nos planteamos tratar de conseguir plantas genéticamente resistentes a este virus», señala Verónica Truniger. En este sentido, tenían claro que para identificar posibles dianas de resistencia a virus era imprescindible tener un buen conocimiento de la biología de los virus. «Los virus, como parásitos obligados, necesitan la maquinaria de la célula que infectan para su multiplicación. Por esa razón no se pueden atacar con agentes que actúen directamente evitar su multiplicación, como por ejemplo los antibióticos en el caso de las bacterias o los antifúngicos en el caso de los hongos, ya que afectarían también a la multiplicación de las propias células del huésped). En el caso de CABYV no se conocen bien los requerimientos para su multiplicación. Decidimos estudiar uno de los primeros pasos de su multiplicación que es la síntesis de sus proteínas con el fin de determinar proteínas del huésped que sean esenciales para este paso. En nuestro grupo de investigación llevamos años estudiando este proceso en virus de ARN (su material genético es ARN, como es el caso para SARS-CoV2), ya que en la mayoría de ellos es diferente al mecanismo general de síntesis de proteínas desde los ARNs mensajeros de las células de plantas», añade la investigadora principal del proyecto.

Su motivación para la investigación parte de esa falta de información sobre el ciclo infectivo de CABYV, así como del desconocimiento de los mecanismos de síntesis de sus proteínas, paso esencial para su multiplicación. «Una vez que conozcamos las proteínas del huésped que requiere este virus para su multiplicación, queremos generar plantas que tengan una variación o no sinteticen una de estas proteínas esenciales para el virus y estudiar si resultan ser resistentes a su infección. La resistencia genética suele ser bastante específica, es decir que una planta resistente a un virus no lo será a todos, sino solo a los que se multipliquen de manera similar, es decir dependan de la misma proteína del huésped para ello», concreta.

El virus CABYV es transmitido por pulgones. Su control, a día de hoy, se lleva a cabo controlando a su vector mediante tratamientos químicos con insecticidas y protegiendo los cultivos con plásticos, pero los dos métodos solo llegan a retrasar la infección. Además, el control químico conlleva repercusiones negativas como la contaminación del medio ambiente y la aparición de insectos resistentes.

Entre los métodos indirectos de control de virosis, el empleo de variedades o cultivares de plantas genéticamente resistentes es el método más eficaz. Así, este grupo de investigación del proyecto 'Estudio del mecanismo de traducción del genoma viral de CABYV y generación de plantas genéticamente resistentes' ha identificado y caracterizado una variedad no cultivada de melón resistente a CABYV, pero esta no es efectiva y por tanto no es comercializada. «En una planta resistente la multiplicación del virus esta disminuida o suprimida evitando el desarrollo de la enfermedad. Esta característica es heredable. La utilización de plantas genéticamente resistentes es fácil de implementar, ya que no necesita ninguna actuación por parte del agricultor. La resistencia genética puede resultar muy efectiva y selectiva para el control de virus y su uso no tiene efectos perjudiciales para el medio ambiente», indica Truniger, quien resalta la importancia de diseñar estrategias de control de virosis que sean sostenibles y eco-compatibles, como el uso de variedades genéticamente resistentes, ya que actualmente no existe ninguna variedad comercial resistente a este virus.

El grupo de investigación está llevando a cabo un conjunto de aproximaciones para controlar CABYV, incluyendo conocer mejor los factores que afectan a la epidemiología del virus (cómo se transmite, cómo pervive entre cultivos, cómo evoluciona, cómo interacciona con otros microorganismos presentes en su medio) y el desarrollo de variedades resistente, tanto utilizando métodos de mejora tradicional de cultivos como métodos biotecnológicos. En cuanto al procedimiento, teniendo en cuenta que en los pasos de multiplicación del virus en la célula infectada del huésped (traducción, replicación, movimiento intracelular y empaquetamiento del RNA viral), existen secuencias específicas del RNA viral que deben interaccionar con proteínas celulares requeridas para que estos procesos ocurran apropiadamente, están utilizando técnicas de biología molecular para detectar estas proteínas.

Una vez identificadas, esta información fundamental servirá para diseñar en cucurbitáceas nuevos alelos de resistencia por pérdida de susceptibilidad. «Los genes que codifican las proteínas identificadas los utilizamos como diana. Aprovechando la técnica de CRIPSR-Casintroduciremos cambios específicos en éstos, para que las proteínas no se expresen o se exprese una variante no funcional. Las plantas resultantes no serán transgénicas», aclara la investigadora.

En la actualidad, ya han identificado una proteína que parece ser importante en la síntesis de las proteínas de CABYV. «Hemos generado plantas que no sintetizan esta proteína y estamos multiplicando sus semillas para poder analizarlas respecto a su susceptibilidad a este y otros virus en otoño», matiza.

Es justo esa resistencia al virus CABYV lo que enfoca la expectativa del grupo de investigación, generando así plantas genéticamente resistentes al virus así como a otros que afecten a las cucurbitáceas. «Nuestro trabajo previo con el estudio del virus de las manchas necróticas del melón MNSV ha demostrado que al reducir la expresión de una proteína del huésped requerida para la síntesis de sus proteínas, genera también resistencia a otros tres virus de cucurbitáceas», señala la investigadora.

En el proceso de investigación, el respaldo de la Fundación Séneca ha sido esencial, incorporando el proyecto dentro de las 'Ayudas a la realización de proyectos para el desarrollo de investigación científica y técnica por grupos competitivos', cuyo objetivo es el desarrollo de proyectos de investigación científica y técnica de carácter fundamental, aplicado, de desarrollo experimental o innovador, que favorezcan la generación de nuevo conocimiento capaz de representar un avance significativo en las distintas áreas científicas y técnicas, consolidar la actividad de los grupos de investigación, su proyección internacional y su capacidad de transferencia de conocimientos, así como a proporcionar respuesta a retos socio-económicos de los ciudadanos y potenciar la competitividad de las universidades y centros de investigación de la Región de Murcia; unas características que, sin duda, encajan con el presente proyecto.

«A lo largo de los últimos años la Fundación Seneca ha financiado parte de nuestros trabajos de investigación relacionados con los mecanismos de síntesis de proteínas virales en las células del huésped infectadas», indica Truniger, quien confía en que una parte de los conocimientos científicos generados con cucurbitáceas sean extensibles a otras especies, sobre todo para generar resistencia a virus con mecanismos de síntesis de proteínas similares a CABYV que infecten otras especies.

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