Mapeo del Mildiu Polvoriento del Trigo en Europa

En las últimas dos décadas, la velocidad de la tecnología de secuenciación de ADN ha avanzado enormemente el campo de la epidemiología molecular. Esta tecnología permite a los investigadores estudiar la composición genética de los patógenos en tiempo real, lo cual es esencial para entender y controlar enfermedades humanas. Un ejemplo claro de esto fue durante la pandemia de COVID-19, donde los investigadores secuenciaron muchos genomas virales semanalmente para rastrear la propagación del virus, monitorear nuevas variantes y ayudar a crear vacunas.

#Importancia en Agricultura

Los patógenos no solo amenazan la salud humana, también afectan gravemente la agricultura, causando importantes pérdidas de cultivos cada año. Por ejemplo, los patógenos microbianos son responsables de alrededor del 20% de las pérdidas en cultivos principales como el trigo. Incluso antes de la llegada de la secuenciación de genomas completos, los investigadores ya reconocían que entender la genética de los patógenos de plantas podría mejorar las medidas de control de enfermedades. La combinación de estos estudios Genéticos con técnicas de secuenciación avanzadas ha reavivado el interés en usar información sobre patógenos para manejar mejor las plagas y criar cultivos resistentes.

Los datos Genómicos han sido clave para examinar diversas enfermedades agrícolas, como el síndrome de rápido declive del olivo en Italia y los recientes brotes de explosión de trigo en países como Zambia y Bangladesh. Aunque el conocimiento sobre estos patógenos ha mejorado, aún existen lagunas respecto a su biología, incluyendo hasta dónde puede propagarse un patógeno en una temporada y cuán conectadas están diferentes epidemias entre regiones. Desafortunadamente, responder a estas preguntas básicas a menudo carece de suficiente evidencia.

#Enfoque en el Oídio del Trigo

Este estudio se centra en el oídio del trigo en Europa y el Mediterráneo, que es una región crucial para la producción de trigo a nivel global. El oídio, causado por el hongo Blumeria graminis forma specialis tritici (Bgt), ataca las hojas, tallos y espigas del trigo. Aunque se puede encontrar donde se cultiva trigo, tiende a prosperar en climas más frescos y húmedos, comunes en el norte de Europa.

Actualmente, el oídio se maneja usando Fungicidas químicos y desarrollando variedades de trigo resistentes. Sin embargo, las poblaciones de Bgt están mostrando cada vez más resistencia a los fungicidas, y las nuevas variedades resistentes a menudo solo ofrecen una solución temporal. La longevidad de la resistencia genética depende de cómo evolucionan los patógenos y de los mecanismos detrás de la resistencia.

Se sabe que Bgt se reproduce tanto sexual como asexualmente, pero estudios genómicos recientes sugieren que la reproducción sexual puede no ocurrir a menudo. Además, los datos disponibles indican que las muestras de Bgt en Europa son en su mayoría uniformes, lo que implica una sola Población interconectada en todo el continente. Sin embargo, estos estudios se basan en muestras limitadas de diferentes décadas.

#Objetivos de Investigación

Aquí, buscamos abordar algunas preguntas no resueltas sobre el oídio del trigo mediante la realización de un muestreo exhaustivo de las poblaciones de Bgt durante dos años consecutivos, 2022 y 2023, seguido de secuenciación de genoma completo. Queremos mostrar cómo la genómica poblacional y la epidemiología molecular pueden proporcionar información esencial sobre la biología del patógeno e informar estrategias de control.

#Metodología

#Muestreo y Secuenciación

Para entender la dinámica de las epidemias del oídio del trigo en Europa, organizamos una campaña de muestreo extensa durante dos temporadas de cultivo. Recogimos 276 nuevas cepas de Bgt de más de 90 localidades en 20 países de Europa y el Mediterráneo. Estas muestras fueron luego secuenciadas, y combinamos nuestros nuevos datos con secuencias genómicas disponibles públicamente de aislamientos pasados. Tras filtrar por calidad, nuestro análisis se centró en 568 muestras, obteniendo más de 3.5 millones de marcadores genéticos de alta confianza para estudiar la dinámica poblacional.

#Análisis de la Estructura Poblacional

Examinamos la estructura poblacional de nuestras muestras usando varios métodos, lo que nos permitió agrupar los aislamientos según su distribución geográfica. Nuestros hallazgos revelaron cinco grupos distintos, cada uno correspondiente aproximadamente a diferentes regiones de Europa y el Mediterráneo. Los resultados indicaron que el oídio del trigo no es una única población homogénea en Europa, sino que consiste en varios grupos bien definidos.

#Resultados

#Distribución Poblacional

En general, nuestro análisis mostró que diferentes poblaciones de Bgt en Europa exhiben distintos niveles de conectividad. Por ejemplo, la población de Bgt en el norte de Europa parece ser en gran parte homogénea, sugiriendo un flujo genético extenso. En contraste, identificamos grupos distintos en el sur de Europa, indicando una conectividad menor y poblaciones más pequeñas y localizadas.

#Flujo Genético y Admixture

Nuestra investigación descubrió señales de flujo genético entre poblaciones, con varios aislamientos mostrando características genéticas intermedias que no se ajustan perfectamente a ningún grupo. Esto sugiere la presencia de un paisaje genético más complejo de lo que se había reconocido anteriormente.

#Patrones de Diversidad Genética

Investigamos los factores que influyen en la diversidad genética dentro de las poblaciones de Bgt, incluido la distancia, el clima y las variables ambientales. Nuestro análisis indicó que la conectividad por viento impacta significativamente la estructura poblacional, reforzando la idea de que el viento es un modo principal de dispersión para estos patógenos.

#Discusión

#Implicaciones de los Hallazgos

Nuestros resultados tienen implicaciones significativas para entender cómo se propaga y persiste el oídio del trigo en diferentes regiones. El alto nivel de flujo genético en el norte de Europa sugiere que esfuerzos de cría coordinados podrían ser efectivos en esta región. Por otro lado, en el sur de Europa, donde las poblaciones son más localizadas, podrían ser necesarias estrategias más específicas.

#Dinámicas Evolutivas

Encontramos evidencia de evolución continua en las poblaciones de Bgt, probablemente impulsada por cambios ambientales y prácticas agrícolas. Nuestro análisis indicó que el modelo coalescente de Kingman, a menudo usado para estudiar dinámicas poblacionales, puede no ser apropiado para Bgt. Esto sugiere que diferentes modelos pueden ofrecer representaciones más precisas de cómo evolucionan estas poblaciones a lo largo del tiempo.

#Conclusión

Nuestro estudio destaca el papel crítico de las herramientas moleculares en avanzar el entendimiento de patógenos de plantas como el oídio del trigo. Al combinar un muestreo exhaustivo con secuenciación de genoma completo, podemos obtener perspectivas únicas sobre la dinámica poblacional de estos patógenos. Este conocimiento es vital para desarrollar estrategias de manejo efectivas para mitigar pérdidas de cultivos y asegurar la seguridad alimentaria frente a enfermedades vegetales en evolución.

#Direcciones Futuras

De cara al futuro, será necesario un muestreo más extenso en diferentes regiones geográficas y temporadas de cultivo para afinar nuestra comprensión de los factores que moldean las poblaciones de Bgt. Además, la integración de datos genéticos en estrategias agrícolas prácticas será crucial para mejorar la gestión de la resistencia y asegurar la durabilidad de las nuevas variedades frente a patógenos emergentes.

#Agradecimientos

Agradecemos a todos los colaboradores y organizaciones involucradas en este esfuerzo de investigación que ha contribuido al éxito de este estudio.

#Referencias

• Nota: No se incluyen referencias según la solicitud.